时差法超声波流量计的应用

在计量领域中，流量的计量是最为复杂也是最为困难的一个分支，它关系到工业企业的生产，影响到经济
  
  利益体之间的贸易结算，为此我们应下功夫使流量的计量得到合理的应用。水流量的计量就是一例。对于
  
  管径分别为600mm，700mm，800mm的大口径供水管管道的水流量的计量问题，与中、小管径水流量的计量
  
  问题相比，具有许多特殊性，如果流量计选型不当，就可能造成流量计不能正常使用或测量数据不可靠，
  
  这必将给企业生产成本的核算带来诸多麻烦，同时也给维修、维护带来诸多不便。我厂原使用的是插入式
  
  涡街流量计，它具有量程比宽、无运动部件和介质适应性强等优点，但其维护工作量较大，计量准确性易
  
  受外部条件的影响，安装维护很不方便，出现了不少的问题。为此，我们对该供水流量计进行了改型，选
  
  用了唐山汇中仪表有限公司生产的PCL型时差法超声波流量计，安装使用一年来取得了较好的效果。
  
      1 超声波流量计的原理和组成
  
      时差法超声波流量计，是利用超声波在横向穿过流动的液体时，在其顺流和逆流介质中，其超声波的
  
  速度有差异而形成速度差（时间差）。时差法超声波流量计就是利用该原理对流体的流速和流量进行测量
  
  的。具体方法如下：
  
      若在固定长度L的距离内，分别放置两组超声波发送和接收器，则对于顺流和逆流有：
  
      t1=L/（c+v）（顺流） t2=L/（c-v）（逆流）
  
      式中，c为超声波在静止流体内的传播速度；v为流体流动的速度；t1为顺流传播所需要的时间；t2为
  
  逆流传播所需要的时间。
  
      那么，时间差就为：Δt=t2-t1=2Lv/（c2-v2）
  
      由上式可知，流体的流速正比于时间差Δt。由于超声波在不同温度的水内传播速度c略有变化，故仪
  
  器本身就带有温度补偿的功能。
      
      其大致的原理过程为：由超声波的探头发射并接收超声波信号，通过对其信号进行转换、放大、运算
  
  、补偿等一系列的处理过程.最后显示出要测量的流量值。对于不同的管道，有不同的参数需要设置，这
  
  些均由仪器内计算机的软件进行自动调整，并且可以通过功能显示键随时显示出我们所需要的数值（如介
  
  质的流速、介质的瞬时流量、介质的累计流量、介质的累计运行时间、超声波探头的安装位置指示、超声
  
  波信号强度的指示等），从而非常方便地监视超声波探头的安装情况和仪表的运转情况。
  
      2 超声波流量计的安装与调试
  
      2.1 测量位置的选择及测量方式的确定
  
      在安装探头前，首先要确定测量位置和安装方式。通常情况下采用V方式测量。当被测液体的浊度较
  
  高，接收信号强度（仪表A值）较弱时，宜采用Z方式测量，Z方式测量安装方法如图1所示。Z方式测量的
  
  安装能够接收到较强声波直接折射的信号，这非常有利于仪表工作的稳定性，因此，我们大部分都采用Z
  
  方式的安装进行测量。
  
      我们知道，探头的安装位置的不同、被测管路内流体的流动状态及其变化，均对流量测量的精度有很
  
  大的影响，因此，在选择安装探头位置时要特别注意，必须要保证探头安装处的直线管段为：上游侧10D
  
  （管284径）和下游侧5D以上，并且在上游侧30D以内，不能有扰动流体流动的因素（如泵，阀，节流孔、
  
  件等），同时在安装处还应尽量避开被测管路凹凸不平及有焊接的位置。
  
      2.2 超声波探头安装位置的确定
  
      探头安装示意图如图2所示。
  
      （1）在现场安装好显示计后，接通电源并输入有关的参数，按下调试，键屏幕首先显示出探头应安
  
  装的距离
      （2）取一段长约4D的宽行打印纸（或幅宽为200mm左右的平行纸带）。
      （3）在按要求确定好直管段的基本位置后，在其水平（或垂直）管道的两侧，水平面±45°以内，
  
  首先确定其中一个探头的安装位置，并进行局部的打磨和抛光打平，做到无锈蚀、无麻点。
      （4）将纸带的一边经过打磨的中间部分环绕管路一周.纸带的两边要很好地重合。
      （5）沿着打磨部分的纸边划一圆周线，并用纸带围出周长，在纸带上做出标记。
      （6）取下纸带，沿被测管轴线方向通过打磨部分划一直线，与圆周线垂直相交于A点。
      （7）将纸带按周长标记对折，形成半周长。然后让纸带的一个端边与沿轴线方向划的直线重合，围
  
  绕被测管半周，并沿纸带另一端边在放测管的另一侧划一直线，与周线相交于A1点（AA1为圆管直径）。
      （8）根据仪表显示的安装距离，用钢卷尺由A1点沿轴线方向量出此值。局部打磨和抛光打平后，根
  
  据安装距离划一周线，与轴线方向的直线垂直相交于B点，B点即是另一个探头的安装位置。
  
   
  
      2.3 安装调试
  
      确定好安装位置后，用汽油等溶剂将测量点及探头擦洗干净，然后将一探头涂上凡士林（或黄油）作
  
  为声耦合剂用，固定于管道的一侧的A点，将另一探头也涂上凡士林（或黄油）紧贴于另一侧管壁处B点。
  
  然后认真地调整探头，使仪表的安装位置指示值B达到3%以内，最后找到最佳的测量点。用钢丝绳卡具或
  
  螺纹不锈钢带等紧固探头，探头上的安装标记一定要与所划的十字安装线对准。在紧固过程中，观察安装
  
  标记与安装线，不应有任何的移动现象。
  
      3 时差法超声波流量计的特点
  
      （1）由于时差法超声波流量计采用了精密的时差法检测，并有信号的自动跟踪、温度的自动补偿等
  
  先进的技术，因此它具有运行稳定、计量准确可靠、仪表的运算和显示精度较高等特点。
      （2）对被测介质来说，超声波流量计属于非接触测量，在安装过程中不损坏管路，这可以满足工厂
  
  工艺生产用水不断流的要求，安装极为方便。
      （3）在测量时，管道中没有节流件，流体不存在压力损失，非常有利于节约能源。
      （4）它对于被测流体的技术参数有较宽的适用范围，如水质、流体状态、流体温度及流速
  
  （0.1m/s~12m/s）等，工业与生活中的常用介质均能满足要求。
      （5）电子线路的集成化程度高，几乎不需要维护与修理，编程简单灵活，用户输入的数据均为常用
  
  的原始直接数据，不需要经过人工计算，省时省力。
  
      4 结语
  
      由于超声波流量计具有许多优点，20世纪80年代初，日本已将其普遍应用于自来水公司的大管径供水
  
  管网。在大口径管路的液体流量的测量方面。超声波流量计将在大部分场合取代其他类型的流量测量仪表
  
  。这是科技进步的表现，也是时代的要求。目前，在国外超声波流量计的测量技术已应用于蒸汽、空气、
  
  煤气等难以计量的无液体介质计量领域，一种具有非常广泛用途的流量计。

楼主good  

谢谢哦

真是汗啊，我的帖子好少啊，加油

谢谢楼主分享，支持了啊。

应该加分