超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种
非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。
众所周知,工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题,这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难,造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点,超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流,仪表造价基本上与被测管道口径大小无关,而其它类型的流量计随着口径增加,造价大幅度增加,故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越。被认为是较好的大管径流量测量仪表,多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量,故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中,用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量,比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m,从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。
另外,超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响,又可制成非接触及便携式测量仪表,故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外,鉴于非接触测量特点,再配以合理的电子线路,一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点因此它越来越受到重视并且向产品系列化、通用化发展,现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型仪表以适应不同介质,不同场合和不同管道条件的流量测量。
超声波流量计使用与常见问题
1、超声波流量计探头使用一段时间,会出现不定期的报警。尤其是输送介质杂质较多时,这种问题会较常见。解决办法:定期清理探头(建议一年清理一次)。
2、超声波流量计输送介质含有水等液体杂质时,流量计引压管容易产生积液,气温较低时会出现引压管冻堵现象,尤其在北方地区冬季较常见。解决办法:对引压管进行吹扫或加电伴热
3、超声波流量计对管道的要求非常严格不能有异响否则会影响测量误差很大
超声波在传播过程中,由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收,其强度会产生衰减。不论是超声波流量计还是超声波物位计,对所接受的声波强度都有一定要求,所以都要对各种衰减进行抑制。
4、瞬时流量波动大?
信号强度大,本身测量流体波动大.
解决方法:调整好探头位置,提高信号强度,保证信号强度稳定,如本身流体波动大,则位置不好,重新选点,确保前10D后5D的工况要求.
5、外夹式超声波流量计信号低?
这个取决于仪表本身的技术含量,经过现场大量的测试实例证明,像管道时间长,结垢严重,管径大的问题。.
解决方法:对于管径大、结垢严重、建议选用品质好的外夹式超声波流量计,探头安装处管道要打磨干净,用耦合剂或耦合片排除探头与工件表面之间的空气,使超声波能有效地传入管道内,保证探测面上有足够的声强透射率.
6、测量介质中偶尔有气泡产生,用时差法的超声波流量计是否有影响?
今艾拓利尔AFTU-2W系列外夹式超声波流量计有双模式,当有气泡时,可以自动转入多普勒模式去测量,当气泡消失时,会自动转入时差法测量.
7、仪表在现场强干扰下无法使用?
现场有变频器或高电压电缆场强电磁干扰
建议:远离变频器或高电压电缆场强电磁干扰
8、目前市场上外夹式的超声波流量计管径最小能测到多少?温度最高多少?
解答:现在全世界只有艾拓利尔AFTU-2W系列最小管径能测到6mm,温度能测到550℃,像测熔盐和导热油这类工况,这是其他品牌流量计无法做到的。电磁流量计价格
9、怎样选择一款合适的超声波流量计?
解答:管道材质、管壁厚度及管径;流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管;流体温度,流量计类型,是便携的还是固定在线的。
超声波流量计使用与常见问题注意事项
1、精密功能检查
精度等级和功能根据测量要求和使用场合选择仪表精度等级,做到经济合算。比如用于贸易结算、产品交接和能源计量的场合,应该选择精度等级高些,如1.0级、0.5级,或者更高等级;用于过程控制的场合,根据控制要求选择不同精度等级;有些仅仅是检测一下过程流量,无需做精确控制和计量的场合,可以选择精度等级稍低的,如1.5级、2.5级,甚至4.0级,这时可以选用价格低廉的插入式超声波流量计。
2、可测量的介质
测量介质流速、仪表量程与口径测量一般的介质时,超声波流量计的满度流量可以在测量介质流速0.5—12m/s范围内选用,范围比较宽。选择仪表规格(口径)不一定与工艺管道相同,应视测量流量范围是否在流速范围内确定,即当管道流速偏低,不能满足流量仪表要求时或者在此流速下测量准确度不能保证时,需要缩小仪表口径,从而提高管内流速,得到满意测量结果。
以上就是一些对超声波流量计使用与常见问题的浅薄看法,希望对您的使用有所帮助。
安装超声波流量计,增加流量信号后,可以利用瞬时流量的对比区分管道泄漏与管道正常工况的变化:当管道发生泄漏时,管道上游端瞬时流量上升、压力下降,管道泄漏端瞬时流量下降、压力下降;管道正常工况变化时,管道上下、游端流量、压力同时上升或下降。利用这一特点,可以准确区分管道是否发生泄漏。
1、当管道首末端安装流量计后,可以采用实时模型法判断和定位泄漏。实时模型法认为流体输送管道是一个复杂的水力与热力系统,根据瞬变流的水力模型和热力模型及沿程摩阻的达西公式建立起管道的实时模型,以测量的压力、流量等参数作为边界条件,由模型估计管道内的压力、流量等参数值,估计值与实测值比较,当偏差大于给定值时,即认为发生了泄漏。
2、管道首末端安装流量计,为需要流量计提供累计流量、瞬时流量等参数。
3、采用管道首末端流量计提供的累计流量值,可以根据质量平衡法判断管道是否发生泄漏,进行流量对比的时间段可以改变,以发现较小的泄漏。
4、采用流量平衡法,需要同时测量流体的温度,以便对流量数据进行修正。流量平衡法可以弥补这种缺点,它也是判断管道是否发生泄漏的一种常用方法,这种方法依靠质量守恒定律,没有泄漏时进入管道的质量流量和流出管道的质量流量是相等的。如果进入流量大于流出流量,就可以判断出管道中间有泄漏点。对于加热输送的管道,还需计算沿程温降对流体密度和体积的影响。这意味着“进多少出多少”的简单系统在某些应用中是不够完善的,为此质量/流量平衡法检测管道泄漏的故障方法需要配合其它方法联合使用。
5、采用管道首末端流量计提供的瞬时流量值,可以根据瞬时流量的变化,准确判断管道是否发生泄漏,排除正常的工况变化。
6、可以建立管道的实时模型,根据实时模型法判断是否发生泄漏以及确定泄漏发生的位置。
7、可以采用多种方法判断泄漏和定位泄漏。利用流量校核帮助判断管道是否发生泄漏。
外夹式或者管段式超声波流量仪表是以"速度差法"为原理,测量圆管内液体流量的仪表。
它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术,使流量仪表更能适应工业现场的环境,计量更方便、经济、准确。产品达到国内外先进水平,可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。
优缺点
优点
超声波流量计是一种非接触式仪表,它既可以测量大管径的介质流量也可以用于不易接触和观察的介质的测量。它的测量准确度很高,几乎不受被测介质的各种参数的干扰,尤其可以解决其它仪表不能的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。
缺点
现今所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。
目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外,超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。
这是因为,一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米,而声波在液体中的传播速度约为1500m/s左右,被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10-3数量级.若要求测量流速的准确度为1%,则对声速的测量准确度需为10-5~10-6数量级,因此必须有完善的测量线路才能实现,这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量,并将其发射到被测流体中,接收器接收到的超声波信号,经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。
超声波流量计换能器的压电元件常做成圆形薄片,沿厚度振动。薄片直径超过厚度的10倍,以保证振动的方向性。压电元件材料多采用锆钛酸铅。
为固定压电元件,使超声波以合适的角度射入到流体中,需把元件放入声楔中,构成换能器整体(又称探头)。声楔的材料不仅要求强度高、耐老化,而且要求超声波经声楔后能量损失小即透射系数接近1。
常用的声楔材料是有机玻璃,因为它透明,可以观察到声楔中压电元件的组装情况。另外,某些橡胶、塑料及胶木也可作声楔材料。