超声波流量计在实际生产中的应用

超声波流量计是通过检测流体流动时对超声脉冲的作用，以测量体积的仪表。封闭管道使用超声波流量计按照测量原理来分类有（1）传播时间法；（2）多普勒效应法；（3）波来偏移法；（4）相关法；（5）噪声法。由于我们实际使用中，超声波流量计多用来测量较清洁介质，因此使用传播时间法更好。声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度增大，逆流方向则减少。同一传播距离就有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体流速的关系。从而得之所测的流量，这种方法称之为传播时间法。下面就介绍传播时间法的超声波流量计的工作原理及实际生产中的应用。

    1 工作原理

    超声波从传感器1送到到传感器2的传播速度C被流体流速V_m所加快，为

    超声波从传感器2送到传感器1的传播速度C被流体流速V_m所减慢，为

               （1）

    式（1）减式（2），得：

          （2）

    式中：L—超声波在在传感器之间传播路径的长度，（m）；
          X—传播路径的轴向分量，（m）；
          t₁₂、t₂₁—从传感器1到传感器2和传感器2到传感器1的传播时间，（S）；
          C—超声波在静止流体中的传播速度，（m/s）；
          V_m—流体通过传感器1、2之间声道上平均流速，m/s根据流量方程式：

    体积流量为：

                K—流量分布修正系数。π
                D_N—管道内径。

    由以上式子我们可得知，K为一定值时，π，D_N都是定值，那么只要得知V_m的值，就可得出流体的体积流量。因此测量两只传感器之间超声波传播时间之差，即可得到流体的流量值。

    2 超声波流量计在实际应用中安装方式的对比

    超声波流量计由传感器与转换器两部分组成。传感器与转换器之间用信号电缆连接。转换器的安装可分为：现场安装及盘柜安装对于现场安装的转换器就要注意中危险场所的防爆要求。

    传感器的安装分为Z法安装、V法安装、W法安装，如图2所示。

    在实际使用过程中，我们常采用Z法和V法安装，这两种安装方法各有利弊，在使用时，就根据实际情况来使用。

    （1）Z法安装。声波传播时间短，效果好，但Z法安装要求两个传感器要处于管道的同一截面上，因此在安装时要求安装准确。
    （2）V法安装。较适用于坚直管道上的测量安装，若是在水平管道上，当流体不满管状态时，不易测得信号。
    （3）声道布置的发送和接收方式是采用Z法和V法，选择的原则是要有足够的声路和介质吸收声波的程序，还要考虑管道内壁的粗糙度。

    3 传感器类型的选择对比

    （1）便携式处夹装超声波流量计，使用方便，zui适用于评估管网流动状况或用做检查管道上安装其他流量仪表的运行状况。
    （2）夹装式传感器不存在直接腐蚀的问题，但管道内表面腐蚀结晶，也会造成测量不准。
    （3）夹装式传感器由于耦合剂在使用一段时间后易出现发干的现象，影响检测效果，在较大的直径的管道上不宜使用。
    （4）夹装式传感器短时测量时可用黄油，也可用凡士林等脂类，长期测量可用硅脂或硅胶。
    （5）流体的压力对夹装式传感器没有影响，对插入式传感器一般也不存在问题。
    （6）夹装式传感器不适用于测量气体。
    （7）插入式传感器较适用DN>100mm的管道上，但是管道外要有足够的安装空间。

    4 安装及调试时应注意的问题

    （1）插入式传感器安装时要注意在输入参数设置以便得到安装距离时，管道的壁厚应实际测量，这样得到的传感器安装距离才能，测量精度才会提高。
    （2）要保证有一定的直管段长度，zui低要有上游1OD，下游5D。
    （3）传感器的出线口应密封防水。
    （4）安装夹装式传感器时，要将管道外壁打磨干净，避免凹陷，管道内壁垢层不能太厚。
    （5）夹装式传感器工作面与管壁之间保持有足够的耦合剂，不能有空气和固体颗粒。
    （6）在调试时若接收信号不好，要查看参数是否设置正确，对于插入式传感器安装时，两只传感器的工作面是否对正，也会影响信号的接收。