法蘭液體流量計(jì)管道式超聲波流量計(jì)液體溝槽流量計(jì)DN50—DN100

介紹
定義
超聲波流量計(jì)是通過(guò)檢測(cè)流體流動(dòng)對(duì)超聲束(或超聲脈沖)的作用以測(cè)量流量的儀表。
原理
根據(jù)對(duì)信號(hào)檢測(cè)的原理超聲流量計(jì)可分為傳播速度差法(直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。
超聲流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無(wú)阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測(cè)量困難問(wèn)題的一類流量計(jì)，特別在大口徑流量測(cè)量方面有較的優(yōu)點(diǎn)，它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。

優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)
超聲波流量計(jì)是一種非接觸式儀表，它既可以測(cè)量大管徑的介質(zhì)流量也可以用于不易接觸和觀察的介質(zhì)的測(cè)量。它的測(cè)量準(zhǔn)確度很高，幾乎不受被測(cè)介質(zhì)的各種參數(shù)的干擾，尤其可以解決其它儀表不能的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問(wèn)題。
缺點(diǎn)
現(xiàn)今所存在的缺點(diǎn)主要是可測(cè)流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測(cè)流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國(guó)只能用于測(cè)量200℃以下的流體。另外，超聲波流量計(jì)的測(cè)量線路比一般流量計(jì)復(fù)雜。這是因?yàn)?，一般工業(yè)計(jì)量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m/s左右，被測(cè)流體流速(流量)變化帶給聲速的變化量大也是10-3數(shù)量級(jí).若要求測(cè)量流速的準(zhǔn)確度為1%，則對(duì)聲速的測(cè)量準(zhǔn)確度需為10-5~10-6數(shù)量級(jí)，因此有完善的測(cè)量線路才能實(shí)現(xiàn)，這也正是超聲波流量計(jì)只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實(shí)際應(yīng)用的原因。
超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測(cè)流體中，接收器接收到的超聲波信號(hào)，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測(cè)和顯示。
超聲波流量計(jì)換能器的壓電元件常做成圓形薄片，沿厚度振動(dòng)。薄片直徑超過(guò)厚度的10倍，以振動(dòng)的方向性。壓電元件材料多采用鋯鈦酸鉛。為固定壓電元件，使超聲波以合適的角度射入到流體中，需把元件放入聲楔中，構(gòu)成換能器整體(又稱探頭)。聲楔的材料不僅要求強(qiáng)度高、耐老化，而且要求超聲波經(jīng)聲楔后能量損失小即透射系數(shù)接近1。常用的聲楔材料是有機(jī)玻璃，因?yàn)樗该?，可以觀察到聲楔中壓電元件的組裝情況。另外，某些橡膠、塑料及膠木也可作聲楔材料。



注意事項(xiàng)
超聲波流量計(jì)正確選型才能超聲波流量計(jì)更好的使用。選用什么種類的超聲波流量計(jì)應(yīng)根據(jù)被測(cè)流體介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)來(lái)決定，使超聲波流量計(jì)的通徑、流量范圍、襯里材料、電極材料和輸出電流等都能適應(yīng)被測(cè)流體的性質(zhì)和流量測(cè)量的要求。
1、精密功能檢查
精度等級(jí)和功能根據(jù)測(cè)量要求和使用場(chǎng)合選擇儀表精 度等級(jí)，做到經(jīng)濟(jì)合算。比如用于貿(mào)易結(jié)算、產(chǎn)品交接和能源計(jì)量的場(chǎng)合，應(yīng)該選擇精度等級(jí)高些，如1.0級(jí)、0.5級(jí)，或者更高等級(jí); 用于過(guò)程控制的場(chǎng)合，根據(jù)控制要求選擇不 同精度等級(jí);有些僅僅是檢測(cè)一下過(guò)程流量，無(wú)需做控制和計(jì)量的場(chǎng)合，可以選擇精度等級(jí)稍低的，如1.5級(jí)、2.5級(jí)，甚至 4.0級(jí)，這時(shí)可以選用價(jià)格低廉的插入式超聲波流量計(jì)。
2、可測(cè)量的介質(zhì)
測(cè)量介質(zhì)流速、儀表量程與口徑 測(cè)量一般的介質(zhì)時(shí)，超聲波流量計(jì)的滿度 流量可以在測(cè)量介質(zhì)流速0.5-12m/s范圍內(nèi) 選用，范圍比較寬。選擇儀表規(guī)格(口徑)不一 定與工藝管道相同，應(yīng)視測(cè)量流量范圍是否，在流速范圍內(nèi)確定，即當(dāng)管道流速偏低，不能滿足流量?jī)x表要求時(shí)或者在此流速下測(cè)量準(zhǔn) 確度不能時(shí)，需要縮小儀表口徑，從而提 高管內(nèi)流速，得到滿意測(cè)量結(jié)果。

安裝方式
超聲波流量計(jì)一般有兩種探頭安裝方式，即Z法和V法。
但是,當(dāng)D < 200mm而現(xiàn)場(chǎng)情況為下列條件之一者,也可采用Z法安裝:
1、當(dāng)被測(cè)量流體濁度高，用V法測(cè)量收不到信號(hào)或信號(hào)很弱時(shí);
2、當(dāng)管道內(nèi)壁有襯里時(shí);
3、當(dāng)管道使用年限太長(zhǎng)且內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重時(shí);
對(duì)于管道條件較好者，即使D稍大于200mm，為了提高測(cè)量精度，也可采用V法安裝。
折疊探頭位置
1、將管道參數(shù)輸入儀表，選擇探頭安裝方式，得出安裝距離;
2、在水平管道上，一般應(yīng)選擇管道的中部，避開(kāi)頂部和底部(頂部可能含有氣泡、底部可能有沉淀);
3、V法安裝:先確定一個(gè)點(diǎn)，按安裝距離在水平位置量出另一個(gè)點(diǎn)。
Z法安裝:先確定一個(gè)點(diǎn)，按安裝距離在水平位置量出另一個(gè)點(diǎn)，然后測(cè)出此點(diǎn)在管道另一側(cè)的對(duì)稱點(diǎn)。
折疊管道處理
確定探頭位置之后，在兩安裝點(diǎn)±100mm范圍內(nèi)，使用角磨砂輪機(jī)、銼、砂紙等工具將管道打磨至光亮平滑無(wú)蝕坑。
要求:光澤均勻，無(wú)起伏不平，手感光滑圓潤(rùn)。需要特別注意，打磨點(diǎn)要求與原管道有同樣的弧度，切忌將安裝點(diǎn)打磨成平面，用酒精或汽油等將此范圍擦凈，以利于探頭粘接。
折疊接線
探頭與儀表接線
探頭(傳感器)
探頭根據(jù)實(shí)際測(cè)量管道可分三種:
S型傳感器(15~100mm)
M型傳感器(50~700mm)
L型傳感器(300~6000mm)
折疊微調(diào)探頭
接完線后把探頭內(nèi)部用硅膠注滿，放置半小時(shí)，然后用硅膠和卡具把探頭固定到打磨好的管道上(注意探頭方向，引線端向外)，然后觀察儀表的信號(hào)強(qiáng)度、良度與傳輸時(shí)間比，如發(fā)現(xiàn)不好，則細(xì)微調(diào)整探頭位置，直到儀表的信號(hào)達(dá)到規(guī)定的范圍之內(nèi):
(信號(hào)強(qiáng)度:一般應(yīng)大于6.5，少數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況另定。)
(信號(hào)良度:低峰值一般為7~14，高峰值一般為25~80。)
(傳輸時(shí)間比:在100±4范圍之內(nèi)，此值穩(wěn)定。)
關(guān)于使用超聲波流量計(jì)的幾點(diǎn)體會(huì)
流量計(jì)有對(duì)角和反射兩種模式，當(dāng)反射模式測(cè)不出時(shí)用對(duì)角模式可能能測(cè)出，以至于后來(lái)我們一直用反射模式。
流量計(jì)對(duì)管道要求比較高，保溫層一定要刮掉一部分，否則無(wú)法測(cè)量。我們測(cè)空調(diào)水系統(tǒng)時(shí)用刀把保溫層割下一塊以防止傳感器，測(cè)完后再把割下的保溫層粘上。管道表面盡量光亮，太粗燥的話還得用砂紙打磨。
當(dāng)管道內(nèi)流體為非滿管流時(shí)很難測(cè)出，所以測(cè)量位置應(yīng)盡量選直管段，遠(yuǎn)離彎頭、閥門(mén)等地方。
流量計(jì)讀數(shù)的真實(shí)性是依賴于信號(hào)強(qiáng)度的，信號(hào)太低時(shí)結(jié)果基本不可信，一般要60%以上甚至更到。
由于讀數(shù)可能會(huì)變化很大，我們采取的做法是讓流量計(jì)連續(xù)讀數(shù)，比如連續(xù)記錄一分鐘的讀數(shù)，然后取平均值。
測(cè)量熱水管路比冷水管路難。因?yàn)闊崴鼙诿鏈囟雀?，耦合劑在高溫時(shí)容易化。除了產(chǎn)品自帶耦合劑外，我們都嘗試過(guò)牙膏。
總結(jié)超聲波流量計(jì)在測(cè)量準(zhǔn)確度和精度還有待提高
便攜式超聲波流量計(jì)的技術(shù)參數(shù)如下:測(cè)量原理:時(shí)差相關(guān)原理流速: 0.01~25 m/s分辨率: 0.025 cm/s重復(fù)性: 0.15%讀數(shù)，視應(yīng)用而定精度:(流場(chǎng)充分發(fā)展且 徑向?qū)ΨQ)體積流量: ± 1%讀數(shù)，視應(yīng)用而定 ± 0.5%讀數(shù)，經(jīng)過(guò)標(biāo)定流速: ± 0.5%讀數(shù)，視應(yīng)用而定可測(cè)介質(zhì): 所有導(dǎo)聲流體, 且氣泡或固體顆粒的體積含量<10%
便攜式超聲波流量計(jì)主機(jī)外殼重量: ~ 3.9kg防護(hù)等級(jí): IP54 (根據(jù)EN60529)材質(zhì):鋁合金，粉末涂層尺寸: (270 x 100 x 180)mm (WxHx D)(不含把手)通道: 2危險(xiǎn)區(qū): Zone 2電源: 充電電池(6V/4Ah); 外接電源(100 ~ 240)VAC電池工作時(shí)間: >10h顯示: 2 x 16 字符, 點(diǎn)陣, 帶背光工作溫度: -10 ~ 60℃功耗: < 15號(hào)平均: (0 ~ 100)s, 可調(diào)測(cè)量速率: (100 ~ 1000)Hz (1通道)響應(yīng)時(shí)間: 1s (1通道), 70ms可選.
折疊固定探頭
儀表信號(hào)調(diào)整好以后，用所配卡具將探頭固定好，注意不要使鋼絲繩傾斜，以免拉動(dòng)探頭，使探頭移位，再用硅膠將探頭與管道接觸的四周封住。此膠凝固大約需一天時(shí)間，在未干之前注意探頭防水。(信號(hào)線的外屏蔽線可靠接地)。
超聲波流量計(jì)主要技術(shù)指標(biāo):
安裝超聲波流量計(jì)可按照以下步驟操作:
一:觀察安裝現(xiàn)場(chǎng)管道是否滿足直管段D后5D以及離泵30D的距離。(D為管道內(nèi)直徑)
二:確認(rèn)管道內(nèi)流體介質(zhì)以及是否滿管。
三:確認(rèn)管道材質(zhì)以及壁厚(充分考慮到管道內(nèi)壁結(jié)垢厚度)
四:確認(rèn)管道使用年限，在使用10左右的管道，即使是碳鋼材質(zhì)，好也采用插入式安裝。
五:步驟完成后可確認(rèn)使用何種傳感器安裝
六:開(kāi)始向表體輸入?yún)?shù)以確定安裝距離。
七:非常重要:測(cè)量出安裝距離。
八:安裝傳感器--調(diào)試信號(hào)--做防水--歸整好信號(hào)電纜--清理現(xiàn)場(chǎng)線頭等廢棄物 --安裝結(jié)束--驗(yàn)收簽字