超聲波流量計在實際生產中的應用

超聲波流量計是通過檢測流體流動時對超聲脈沖的作用，以測量體積的儀表。封閉管道使用超聲波流量計按照測量原理來分類有（1）傳播時間法；（2）多普勒效應法；（3）波來偏移法；（4）相關法；（5）噪聲法。由于我們實際使用中，超聲波流量計多用來測量較清潔介質，因此使用傳播時間法更好。聲波在流體中傳播，順流方向聲波傳播速度增大，逆流方向則減少。同一傳播距離就有不同的傳播時間。利用傳播速度之差與被測流體流速的關系。從而得之所測的流量，這種方法稱之為傳播時間法。下面就介紹傳播時間法的超聲波流量計的工作原理及實際生產中的應用。

    1 工作原理

    超聲波從傳感器1送到到傳感器2的傳播速度C被流體流速V_m所加快，為

    超聲波從傳感器2送到傳感器1的傳播速度C被流體流速V_m所減慢，為

               （1）

    式（1）減式（2），得：

          （2）

    式中：L—超聲波在在傳感器之間傳播路徑的長度，（m）；
          X—傳播路徑的軸向分量，（m）；
          t₁₂、t₂₁—從傳感器1到傳感器2和傳感器2到傳感器1的傳播時間，（S）；
          C—超聲波在靜止流體中的傳播速度，（m/s）；
          V_m—流體通過傳感器1、2之間聲道上平均流速，m/s根據流量方程式：

    體積流量為：

                K—流量分布修正系數。π
                D_N—管道內徑。

    由以上式子我們可得知，K為一定值時，π，D_N都是定值，那么只要得知V_m的值，就可得出流體的體積流量。因此測量兩只傳感器之間超聲波傳播時間之差，即可得到流體的流量值。

    2 超聲波流量計在實際應用中安裝方式的對比

    超聲波流量計由傳感器與轉換器兩部分組成。傳感器與轉換器之間用信號電纜連接。轉換器的安裝可分為：現場安裝及盤柜安裝對于現場安裝的轉換器就要注意中危險場所的防爆要求。

    傳感器的安裝分為Z法安裝、V法安裝、W法安裝，如圖2所示。

    在實際使用過程中，我們常采用Z法和V法安裝，這兩種安裝方法各有利弊，在使用時，就根據實際情況來使用。

    （1）Z法安裝。聲波傳播時間短，效果好，但Z法安裝要求兩個傳感器要處于管道的同一截面上，因此在安裝時要求安裝準確。
    （2）V法安裝。較適用于堅直管道上的測量安裝，若是在水平管道上，當流體不滿管狀態時，不易測得信號。
    （3）聲道布置的發送和接收方式是采用Z法和V法，選擇的原則是要有足夠的聲路和介質吸收聲波的程序，還要考慮管道內壁的粗糙度。

    3 傳感器類型的選擇對比

    （1）便攜式處夾裝超聲波流量計，使用方便，zui適用于評估管網流動狀況或用做檢查管道上安裝其他流量儀表的運行狀況。
    （2）夾裝式傳感器不存在直接腐蝕的問題，但管道內表面腐蝕結晶，也會造成測量不準。
    （3）夾裝式傳感器由于耦合劑在使用一段時間后易出現發干的現象，影響檢測效果，在較大的直徑的管道上不宜使用。
    （4）夾裝式傳感器短時測量時可用黃油，也可用凡士林等脂類，長期測量可用硅脂或硅膠。
    （5）流體的壓力對夾裝式傳感器沒有影響，對插入式傳感器一般也不存在問題。
    （6）夾裝式傳感器不適用于測量氣體。
    （7）插入式傳感器較適用DN>100mm的管道上，但是管道外要有足夠的安裝空間。

    4 安裝及調試時應注意的問題

    （1）插入式傳感器安裝時要注意在輸入參數設置以便得到安裝距離時，管道的壁厚應實際測量，這樣得到的傳感器安裝距離才能，測量精度才會提高。
    （2）要保證有一定的直管段長度，zui低要有上游1OD，下游5D。
    （3）傳感器的出線口應密封防水。
    （4）安裝夾裝式傳感器時，要將管道外壁打磨干凈，避免凹陷，管道內壁垢層不能太厚。
    （5）夾裝式傳感器工作面與管壁之間保持有足夠的耦合劑，不能有空氣和固體顆粒。
    （6）在調試時若接收信號不好，要查看參數是否設置正確，對于插入式傳感器安裝時，兩只傳感器的工作面是否對正，也會影響信號的接收。