超音波流量計

超音波流量計

外夾式或者管段式超音波流量儀表是以"速度差法"為原理,測量圓管內液體流量的儀表。它採用了先進的多脈衝技術、信號數位化處理技術及糾錯技術,使流量儀表更能適應工業現場的環境,計量更方便、經濟、準確。產品達到國內外先進水平,可廣泛套用於石油、化工、冶金、電力、給排水等領域。

  • 中文名稱
    超音波流量計
  • 外文名稱
    Ultrasonic flowmeter
  • 連線方式
    管道式、外夾式

介紹

定義

超音波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈衝)的作用以測量流量的儀表。

原理

根據對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、都卜勒法、互相關法、空間濾法及噪聲法等。

超聲流量計和超音波流量計一樣,因儀表流通通道未設定任何阻礙件,均屬無阻礙流量計,是適於解決流量測量困難問題的一類流量計,特別在大口徑流量測量方面有較突出的優點,它是發展迅速的一類流量計之一。

超音波流量計採用時差式測量原理:一個探頭髮射信號穿過管壁、介質、另一側管壁後,被另一個探頭接收到,同時,第二個探頭同樣發射信號被第一個探頭接收到,由於受到介質流速的影響,二者存在時間差Δt,根據推算可以得出流速V和時間差Δt之間的換算關係V=(C2/2L)×Δt,進而可以得到流量值Q

優缺點

優點

超音波流量計是一種非接觸式儀表,它既可以測量大管徑的介質流量也可以用於不易接觸和觀察的介質的測量。它的測量準確度很高,幾乎不受被測介質的各種參數的乾擾,尤其可以解決其它儀表不能的強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質的流量測量問題。

缺點

現今所存在的缺點主要是可測流體的溫度範圍受超音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,以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數據不全。目前我國只能用於測量200℃以下的流體。另外,超音波流量計的測量線路比一般流量計複雜。這是因為,一般工業計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,被測流體流速(流量)變化帶給聲速的變化量最大也是10-3數量級.若要求測量流速的準確度為1%,則對聲速的測量準確度需為10-5~10-6數量級,因此必須有完善的測量線路才能實現,這也正是超音波流量計只有在積體電路技術迅速發展的前題下才能得到實際套用的原因。

超音波流量計由超音波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統三部分組成。超音波發射換能器將電能轉換為超音波能量,並將其發射到被測流體中,接收器接收到的超音波信號,經電子線路放大並轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進行顯示和積算。這樣就實現了流量的檢測和顯示。

超音波流量計常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應,採用適出的發射電路把電能加到發射換能器的壓電元件上,使其產生超音波振勸。超音波以某一角度射入流體中傳播,然後由接收換能器接收,並經壓電元件變為電能,以便檢測。發射換能器利用壓電元件的逆壓電效應,而接收換能器則是利用壓電效應。

超音波流量計換能器的壓電元件常做成圓形薄片,沿厚度振動。薄片直徑超過厚度的10倍,以保證振動的方向性。壓電元件材料多採用鋯鈦酸鉛。為固定壓電元件,使超音波以合適的角度射入到流體中,需把元件故人聲楔中,構成換能器整體(又稱探頭)。聲楔的材料不僅要求強度高、耐老化,而且要求超音波經聲楔後能量損失小即透射係數接近1。常用的聲楔材料是有機玻璃,因為它透明,可以觀察到聲楔中壓電元件的組裝情況。另外,某些橡膠、塑膠及膠木也可作聲楔材料。

特點功能

特點

◆獨特的信號數位化處理技術,使儀表測量信號更穩定、抗乾擾能力強、計量更準確。

◆無機械傳動部件不容易損壞,免維護,壽命長。

◆電路更最佳化、集成度高、功耗低、可靠性高。

◆智慧型化標準信號輸出,人機界面友好、多種二次信號輸出,供您任意選擇。

◆管段式小管徑測量經濟又方便,測量精度高。

手持式超音波流量計F601/G601的技術參數如下:

測量原理:時差相關原理 流速: 0.01~25 m/s 解析度:0.025 cm/s 重複性:0.15% 讀數:視套用而定 流場充分發展且徑向對稱 體積流量: ± 1%讀數,視套用而定± 0.5%讀數, 經過標定流速: ± 0.5%讀數,視套用而定 可測介質: 所有導聲流體, 且氣泡或固體顆粒的體積含量<10% 主機外殼重量: ~ 1.9kg 防護等級: IP65 (根據EN60529) 材質:鋁合金 粉末塗層尺寸: (226 x 213 x 59)mm (WxHx D) 通道: 2 危險區: Zone 2 電源: 充電電池(6V/4Ah); 外接電源(100 ~ 240)VAC 電池工作時間: >14h 顯示: 2 x 16 字元,點陣, 帶背光工作 溫度: -10 ~ 60℃ 功耗: < 6W信號平均: (0 ~ 100)s, 可調測量速率: (100 ~ 1000)Hz (1通道)回響時間: 1s (1通道), 70ms可選.測量功能測量量: 體積/質量流量, 流速, 能量流量(需溫度輸入)累積量: 體積, 質量,能量(可選)計算功能: 平均值, 差值, 總和工作語言: 捷克語, 丹麥語, 德語, 英語, 法語, 荷蘭語, 挪威語,波蘭語, 西班牙語數據記錄可記錄的參數: 所有測量量及累積量容量: >100000條測量量通訊接口: RS232, RS485(可選)可通訊的參數: 實測值, 記錄值, 參數記錄軟體: FluxData(可選)

可做非接觸式測量

無流動阻撓測量,無壓力損失

可測量非導電性液體

量程比寬,用途廣泛

多種功能主機,攜帶方便

功能

下載測量值/記錄, 圖形顯示, 格式轉換作業系統: WindowsTM ;過程輸出(可選)輸出與主設備電隔離輸出組數視輸出類型而定. 更多信息請洽FLEXIM電流範圍: (0/4-20) mA精度: 0.1%讀數± 15μA有源輸出: Rext < 500??無源輸出: Uext < 24V, Rext < 1k??電壓範圍: (0~1) V或(0~10) V精度: 0~1V: 0.1%讀數± 1mV0~10V: 0.1%讀數± 10mV儀表阻抗: Ri = 500??頻率範圍: 0~1kHz或0~10kHz集電極開路: 24 V/4mA開關量集電極開路: 24 V/4mA乾簧繼電器: 48 V/0.1A功能,如狀態輸出: 上下限, 符號變化或出錯脈衝輸出: 值: (0.01~1000)units寬度: (80~1000)ms過程輸入(可選)輸入與主設備電隔離, 最多4組輸入.溫度類型: Pt100, 四線制範圍: -50℃~400℃解析度: 0.1 K精度: ± (0.02K + 0.1%讀數)電流範圍: 有源: (0~20)mA無源: (-20~20)mA精度: 0.1%讀數± 10 A有源輸入: Ri = 50??無源輸入: Uext < 24V, Rext < 1k??電壓範圍: (0~1) V或(0~10) V精度: 0~1V: 0.1%讀數± 1mV0~10V: 0.1%讀數± 10mV儀表阻抗: Ri= 1M夾裝式探頭

適用口徑: DN6-DN6500適用溫度: -30 to 400℃ (適用防爆區)詳見下圖. 更多資料, 請參閱相關手冊.測厚探頭(可選)測量範圍: (1.0 - 200) mm解析度: 0.01 mm線性度: 0.1 mm標準型: -20℃ to +60℃高溫型: 0℃ to +200℃短時間可達+540℃套用領域

注意事項

超音波流量計正確選型才能保證超音波流量計更好的使用。選用什么種類的超音波流量計應根據被測流體介質的物理性質和化學性質來決定?使超音波流量計的通徑、流量範圍、襯裡材料、電極材料和輸出電流等?都能適應被測流體的性質和流量測量的要求。

1、精密功能檢查

精度等級和功能根據測量要求和使用場合選擇儀表精 度等級,做到經濟合算。比如用於貿易結算、產品交接和能源計量的場合,應該選擇精度等級高些,如1.0級、0.5級,或者更高等級; 用於過程控制的場合,根據控制要求選擇不 同精度等級;有些僅僅是檢測一下過程流量,無需做精確控制和計量的場合,可以選擇精度等級稍低的,如1.5級、2.5級,甚至 4.0級,這時可以選用價格低廉的插入式超音波流量計。

2、可測量的介質

測量介質流速、儀表量程與口徑 測量一般的介質時,超音波流量計的滿度 流量可以在測量介質流速0.5-12m/s範圍內 選用,範圍比較寬。選擇儀表規格(口徑)不一 定與工藝管道相同,應視測量流量範圍是否 在流速範圍內確定,即當管道流速偏低,不能滿足流量儀表要求時或者在此流速下測量準 確度不能保證時,需要縮小儀表口徑,從而提 高管內流速,得到滿意測量結果。

套用領域

序號

主要套用領域

檢測項目

套用儀表

1

環保

市政污水測量

都卜勒超音波流量計

非滿管超音波流量計

工廠污水排放監測

都卜勒超音波流量計

非滿管超音波流量計

2

油田

原油生產流量測量

都卜勒超音波流量計

固井泥漿流量測量

都卜勒超音波流量計

油田含油污水流量測量

都卜勒超音波流量計

非滿管超音波流量計

油井注水量流量測量

時差式超音波流量計

3

水務公司

江、河、水庫原水測量

時差式超音波流量計

自來水流量測量

時差式超音波流量計

4

石油化工

石化產品工藝流檢測

時差式超音波流量計

工業循環水流量測量

時差式超音波流量計

都卜勒超音波流量計

5

冶金

工業循環水流量測量

時差式超音波流量計

都卜勒超音波流量計

生產過程耗水量測量

時差式超音波流量計

選礦礦漿流量測量

都卜勒超音波流量計

6

礦山

礦井排水流量測量

都卜勒超音波流量計

選礦礦漿流量測量

都卜勒超音波流量計

7

鋁廠

生產過程耗水量測量

時差式超音波流量計

鋁酸鈉等工藝流流量測控

都卜勒超音波流量計

8

造紙

紙漿流量測量

都卜勒超音波流量計

生產過程耗水量測量

時差式超音波流量計

9

製藥廠

化學藥品流量測量

時差式超音波流量計

都卜勒超音波流量計

生產過程耗水量測量

時差式超音波流量計

10

發電廠、熱電廠

生產過程耗水量測量

時差式超音波流量計

冷卻循環水流量測量

時差式超音波流量計

發電機組線圈冷卻水流量測量

時差式超音波流量計

(超小管徑)

11

食品

果汁流量測量

都卜勒超音波流量計

奶液流量測量

都卜勒超音波流量計

參數介紹

管段式感測器參數

性 能

參 數

測量液體

充滿被測管道的水、污水及其它均質液體,懸浮物含量小於10g/L,粒徑小於1mm。

準確度

±1.0%

流速範圍

±0.01m/s~±12.0m/s

管徑範圍

DN300mm~DN2000mm

感測器材質

鋼或不鏽鋼

感測器承壓能力

管徑300~600mm,壓力不超過2MPa;管徑700~2000mm,壓力不超過1MPa

轉換器

環境溫度:-10℃~+45℃;濕度≤85%(RH) (特殊環境訂貨時說明)

壁掛式

盤裝式

一體式

防護等級

IP65

IP51

IP65

感測器

防護等級:IP68

常溫型

高溫型

低溫型

工作溫度

0~50℃

0~150℃

-20~0℃

電 纜

採用雙芯帶禁止高頻電纜,工作溫度-40~+70℃

信號輸出

模擬量:4~20mA或0~20mA或0~10mA軟體可選;負載能力小於600Ω

開關量:累計流量脈衝輸出,閉合3ms,周期6ms,傳輸距離小於500m

串列口:RS-485,傳輸速率4800bit/s,傳輸距離小於1200m

鍵 盤

1×3按鍵

顯示器

2×16位背光液晶字元顯示器

顯示內容

同屏顯示瞬時流量:-99999.99~+99999.99m3/h

累計流量: -19999999.99~+19999999.99m3,鍵控顯示累計運行時間

數據存儲

累計流量、累計運行時間及各項設定參數,掉電後數據可保存100年

工作電源

AC 220V ±15%,50Hz 功率<10W (DC 5~36V、1A,定貨時提出)

電纜長度

感測器到轉換器的布線距離,10m、20m、30m……300m可選

外型尺寸

管段式感測器外型尺寸

內徑(mm)

DN

安裝長度(mm)

L

法蘭尺寸(mm)

重 量

(Kg)

額定壓力

(MPa)

D

Do

N×A

300

412

485

  1. 0

12×26

  1. 1
  1. 6

350

447

535

  1. 0

12×30

  1. 9

400

481

600

  1. 0

16×30

102

450

516

635

  1. 0

16×33

114

500

552

700

  1. 0

20×33

148

600

621

815

  1. 5

20×36

212

700

692

915

850

24×36

336

  1. 0

800

759

1046

970

24×40

500

1000

894

1288

1200

28×44

821

1200

1030

1522

1434

32×44

1303

1400

1164

1778

1670

32×48

1914

1600

1298

1982

1874

36×48

2442

1800

1432

2236

2114

36×52

3411

2000

1566

2446

2324

40×52

4262

測量原理

當超音波束在液體中傳播時,液體的流動將使傳播時間產生微小變化,並且其傳播時間的變化正比於液體的流速,其關係符合下列表達式

其中

θ為聲束與液體流動方向的夾角

M 為聲束在液體的直線傳播次數

D 為管道內徑

Tup 為聲束在正方向上的傳播時間

Tdown為聲束在逆方向上的傳播時間

ΔT=Tup –Tdown

設靜止流體中的聲速為c,流體流動的速度為u,傳播距離為L,當聲波與流體流動方向一致時(即順流方向),其傳播速度為c+u;反之,傳播速度為c-u.在相距為L的兩處分別放置兩組超音波發生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。當T1順方向,T2逆方向發射超音波時,超音波分別到達接收器R1和R2所需要的時間為t1和t2,則

t1=L/(c+u); t2=L/(c-u)

由於在工業管道中,流體的流速比聲速小的多,即c>>u,因此兩者的時間差為 ▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知,當聲波在流體中的傳播速度c已知時,只要測出時間差▽t即可求出流速u,進而可求出流量Q。利用這個原理進行流量測量的方法稱為時差法。此外還可用相差法、頻差法等。

超音波流量計超音波流量計

相差法

如果超音波發射器發射連續超聲脈衝或周期較長的脈衝列,則在順流和逆流發射時所接收到的信號之間便要產生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc

式中,w為超音波角頻率。當測得▽O時即可求出u,進而求得流量Q。此法用測量相位差▽O代替了測量微小的時差▽t,有利於提高測量精度。但存在者聲速c對測量結果的影響。

頻差法

為了消除聲速c的影響,常採用頻差法。由前可知,上、下游接收器接受到的超音波的頻率之差為▽f可用下式表示 ▽f=[(c+u)/L]-[(c-u)/L]=2u/L

由此可知,只要測得▽f就可求得流量Q,並且此法與聲速無關。超音波技術及其套用一、沒測量水位概況

水電站多採用浮子式液位計或投入式液位計來進行水位測量。其缺點為:測量精度低,不可靠,經常出現浮子卡死不動和感測器堵塞導致測不準;維護工作量大,安裝、調試不便,採集到的僅是模擬告警信號,不能直接進入電廠計算機監控系統。對無人值班電廠不實用。

通過對攔污柵水位測量系統進行了反覆對比,最佳化得出最後的方案設計,採用超音波液位計對柵前、柵後水位進行實時準確監測,超音波液位計用PLC對採集量進行處理。並且把實時水位和壓差數據送到中控室,超音波液位計顯示和越限報警。超音波液位計同時採用RS422/RS232接口,又把實時數據送到大壩集中控制室工控機,處理成計算機通信報文,最終將採集量送到電廠計算機監控系統上位機。

該項目實施後不僅滿足欄污柵柵前、柵後水位及壓差的多點實時監測,及報警功能,而且結束了攔污柵測量系統獨立工作,無法與電廠計算機監控系統通訊的局面。實現與閘門系統的監視功能、控制功能以及故障時ON-CALL尋呼系統功能的集成。滿足了無人值班電站的需要。該技術在雲南省電力系統還是第一家。

超音波液位計工作時,高頻脈衝聲波由換能器(探頭)發出,遇被測物體(水面)表面被反射,折回的反射回波被同一換能器(探頭)接收,轉換成電信號。脈衝傳送和接收之間的時間(聲波的運動時間)與換能器到物體表面的距離成正比,聲波傳輸的距離S與聲速C和傳輸時間T之間的關係可以用公式表示:S= CⅩT/2

例如:聲速C=344m/s,傳輸時間為50ms,即可算出傳輸的距離為17.2m,測定距離為8.6m。

三.可程式超音波式攔污柵水位測量系統在田壩電站套用產生的效果

用超音波液位計測量大壩水位在當今國內尚不普遍,技術上尚無經驗可以借鑑。在這樣的情況下,我們充分利用PLC與超音波液位計這一領域的先進技術,按照總體規劃,長遠考慮,一次到位,避免重複改造,重複投資的這一原則,對該項目進行自行設計,全面順利地完成了這一課題。在該領域取得了較有價值的經驗。為目前我國國內水電站實現對大壩水位監測系統提供了一個可以借鑑的範例。

原理

超音波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超音波就可以檢測出流體的流速,從而換算成流量。根據檢測的方式,可分為傳播速度差法、都卜勒法、波束偏移法、噪聲法及相關法等不同類型的超音波流量計。超音波流量計是近十幾年來隨著積體電路技術迅速發展才開始套用的一種

非接觸式儀表,適於測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計聯動可進行敞開水流的流量測量。使用超音波流量比不用在流體中安裝測量元件故不會改變流體的流動狀態,不產生附加阻力,儀表的安裝及檢修均可不影響生產管線運行因而是一種理想的節能型流量計。

眾所周知,工業流量測量普遍存在著大管徑、大流量測量困難的問題,這是因為一般流量計隨著測量管徑的增大會帶來製造和運輸上的困難,造價提高、能損加大、安裝不僅這些缺點,超音波流量計均可避免。因為各類超音波流量計均可管外安裝、非接觸測流,儀表造價基本上與被測管道口徑大小無關,而其它類型的流量計隨著口徑增加,造價大幅度增加,故口徑越大超音波流量計比相同功能其它類型流量計的功能價格比越優越。被認為是較好的大管徑流量測量儀表,都卜勒法超音波流量計可測雙相介質的流量,故可用於下水道及排污水等髒污流的測量。在發電廠中,用攜帶型超音波流量計測量水輪機進水量、汽輪機循環水量等大管徑流量,比過去的皮脫管流速計方便得多。超聲被流量汁也可用於氣體測量。管徑的適用範圍從2cm到5m,從幾米寬的明渠、暗渠到500m寬的河流都可適用。

另外,超聲測量儀表的流量測量準確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數的影響,又可製成非接觸及攜帶型測量儀表,故可解決其它類型儀表所難以測量的強腐蝕性、非導電性、放射性及易燃易爆介質的流量測量問題。另外,鑒於非接觸測量特點,再配以合理的電子線路,一台儀表可適應多種管徑測量和多種流量範圍測量。超音波流量計的適應能力也是其它儀表不可比擬的。超音波流量計具有上述一些優點因此它越來越受到重視並且向產品系列化、通用化發展,現已製成不同聲道的標準型、高溫型、防爆型、濕式型儀表以適應不同介質,不同場合和不同管道條件的流量測量。

分類

插入式超聲流量計:可不停產安裝和維護。採用陶瓷感測器,使用專用鑽孔裝置進行不停產安裝。一般為單聲道測量,為了提高測量準確度,可選擇三聲道。

管段式超聲流量計:需切開管路安裝,但以後的維護可不停產。可選擇單聲道或三聲道感測器。

外夾式超聲流量計:能夠完成固定和移動測量。採用專用耦合劑(室溫固化的矽橡膠或高溫長鏈聚合油脂)安裝,安裝時不損壞管路。●攜帶型超聲流量計:便攜使用,內置可充電鋰電池,適合移動測量,配接磁性感測器。

1、非接觸式測量方式、體積小、攜帶方便

2、適用於現場測量各種尺寸管道導聲介質

3、內置鎳氫充電電池工作時間達20小時以上

4、用戶界面靈活,使用簡單

5、智慧型型現場列印功能,保證流量數據的完整

6、配備一體式鋁合金防護箱,可在野外惡劣環境中使用

● 手持式超聲流量計:體積小,重量輕,內置可充電鋰電池,手持使用,配接磁性感測器。

● 防爆型超聲流量計:用於爆炸性環境液體流量測量,為防爆兼本安型。即轉換器為防爆型,感測器為本質安全型。

安裝介紹

時差式超音波流量計是當今世界上具競爭力的流量測量手段,其測量線精度高於1.0%。由於工業現場特別是管路周圍環境的多樣性,因此,怎樣根據特定的環境安裝調試超音波流量計,就成了超音波流量測量領域的一個重要課題,本規程詳解了超音波流量計的安裝細節,從而進一步完整體現了超音波流量計的精度、可靠性和穩定性的優勢,大大降低日後的維護工作甚至免維護。

安裝細解

超音波流量計在安裝之前應了解現場情況,包括:

1.安裝感測器處距主機距離為多少;

2.管道材質、管壁厚度及管徑;

3.管道年限;

4.流體類型、是否含有雜質、氣泡以及是否滿管;

5.流體溫度;

6.安裝現場是否有乾擾源(如變頻、強磁場等);

7.主機安放處四季溫度;

8.使用的電源電壓是否穩定;

9.是否需要遠傳信號及種類;

根據以上提供的現場情況,廠家可針對現場情況進行配置,必要情況下也可特製機型。

安裝位置

選擇安裝管段對測試精度影響很大,所選管段應避開乾擾和渦流這兩種對測量精度影響較大的情況,一般選擇管段應滿足下列條件:

1、避免在水泵、大功率電台、變頻,即有強磁場和震動乾擾處安裝機器;

2、選擇管材應均勻緻密,易於超音波傳輸的管段;

3、要有足夠長的直管段,安裝點上游直管段必須要大於10D(注:D=直徑),下游要大於5D;

4、安裝點上游距水泵應有30D距離;

5、流體應充滿管道;

6、管道周圍要有足夠的空間便於現場人員操作,地下管道需做測試井,測試井如下:

安裝方式

超音波流量計一般有兩種探頭安裝方式,即Z法和V法。

但是,當D < 200mm而現場情況為下列條件之一者,也可採用Z法安裝:

1、當被測量流體濁度高,用V法測量收不到信號或信號很弱時;

2、當管道內壁有襯裡時;

3、當管道使用年限太長且內壁結垢嚴重時;

對於管道條件較好者,即使D稍大於200mm,為了提高測量精度,也可採用V法安裝。

探頭位置

1、將管道參數輸入儀表,選擇探頭安裝方式,得出安裝距離;

2、在水平管道上,一般應選擇管道的中部,避開頂部和底部(頂部可能含有氣泡、底部可能有沉澱);

3、V法安裝:先確定一個點,按安裝距離在水平位置量出另一個點。

Z法安裝:先確定一個點,按安裝距離在水平位置量出另一個點,然後測出此點在管道另一側的對稱點。

管道處理

確定探頭位置之後,在兩安裝點±100mm範圍內,使用角磨砂輪機、銼、砂紙等工具將管道打磨至光亮平滑無蝕坑。

要求:光澤均勻,無起伏不平,手感光滑圓潤。需要特別注意,打磨點要求與原管道有同樣的弧度,切忌將安裝點打磨成平面,用酒精或汽油等將此範圍擦淨,以利於探頭粘接。

接線

探頭與儀表接線

探頭(感測器)

探頭根據實際測量管道可分三種:

S型感測器(15~100mm)

M型感測器(50~700mm)

L型感測器(300~6000mm)

微調探頭

接完線後把探頭內部用矽膠注滿,放置半小時,然後用矽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),然後觀察儀表的信號強度、良度與傳輸時間比,如發現不好,則細微調整探頭位置,直到儀表的信號達到規定的範圍之內:

(信號強度:一般應大於6.5,少數可根據現場具體情況另定。)

(信號良度:低峰值一般為7~14,高峰值一般為25~80。)

(傳輸時間比:在100±4範圍之內,此值必須穩定。)

固定探頭

儀表信號調整好以後,用所配卡具將探頭固定好,注意不要使鋼絲繩傾斜,以免拉動探頭,使探頭移位,再用矽膠將探頭與管道接觸的四周封住。此膠凝固大約需一天時間,在未乾之前必須注意探頭防水。(信號線的外禁止線必須可靠接地)。

超音波流量計主要技術指標:

插入式超音波流量計

管段式超音波流量計

外加式超音波流量計

管徑範圍(mm)

DN80-4000

DN20-2000

DN20-4000

流速範圍(m/s)

  1. 01~12

準確度(%)

單聲道

雙聲道

三聲道

單聲道

雙聲道

三聲道

  1. 5
  1. 0
  1. 0
  1. 5
  1. 0(校正0.5)
  1. 5
  1. 5

測量介質

飲用水、河水、海水、地下水、冷卻水、高溫水、污水、潤滑油、柴油、燃油、化工液體、其他均質流體

管道材質

金屬(如碳鋼鑄鐵、不鏽鋼、鋁等)非金屬材質(如PVC,有機玻璃等)

管襯材質

玻璃鋼、沙漿、橡膠等

信號輸出

1、4-20mA:阻抗小於800Ω,光電隔離,準確度0.1%。

2、累計脈衝輸出:光電隔離,無源開路輸出,傳輸距離小於500m。

3、RS-485:光電隔離,波特率可選擇,傳輸距離大於1.6Km.

4、印表機:RS-232串口模式。印表機為選配件。

5、M-BUS.

鍵 盤

2×8漢字鍵盤

顯示器

2×10漢字顯示或英文顯示

測量功能

顯示瞬時流量、瞬時流速、正累計流量、負累計流量、淨累計流量、累計運行時間、瞬時供熱量、累計共熱量、斷電時間等。

數據存貯

可存貯前720小時,前365天,前36個月和前十年的測量數據,包括瞬時流量、累計流量、斷電時間等。

環境溫度

轉換器:-10~45℃(特殊環境請說明)

感測器:-40~+60℃(常溫型)

-40~+160℃(高溫型)

感測器材質

不鏽鋼和陶瓷

不鏽鋼和普通碳鋼

常溫型為尼龍高溫型為合金鋁

感測器承壓能力

管內部分壓力小於4.5MPa

DN20~700mm小於2.5MPa

DN800~2000mm小於1.6MPa

與管道內壓力無關建議不浸水工作

感測器防護等級

IP68

轉換器防護等級

壁掛式轉換器:IP65 盤裝式轉換器:IP52 一體式轉換器:IP67

防爆等級

EXdⅡBT6

感測器電纜長度

< 500m

< 500m

< 300m

感測器電纜型號

專用電纜SEYV-75-2(直徑7mm),越短越好,減少乾擾,也可以加長到300m若長要加粗電纜

工作電源

AC220V, DC12~36V 0.8A (可選)

轉換器外形尺寸

壁掛式:213×185×107mm 盤裝式:160×80×250mm 一體式:185×140×100mm

感測器外形尺寸

220×&oslash;20(桿部)×&oslash;50(連線部)mm

見管段感測器數據表

60×40×35mm

轉換器重量

壁掛式:1.2Kg 盤裝式:0.8Kg 一體式:1.4Kg

感測器重量

  1. 7Kg/支

見管段感測器數據表

  1. 2Kg/支

熱量測量功能

測量供熱量、熱損耗、入口溫度、出口溫度

安裝超音波流量計可按照以下步驟操作:

一:觀察安裝現場管道是否滿足直管段前10D後5D以及離泵30D的距離。(D為管道內直徑)

二:確認管道內流體介質以及是否滿管。

三:確認管道材質以及壁厚(充分考慮到管道內壁結垢厚度)

四:確認管道使用年限,在使用10左右的管道,即使是碳鋼材質,最好也採用插入式安裝。

五:前四步驟完成後可確認使用何種感測器安裝

六:開始向表體輸入參數以確定安裝距離。

七:非常重要:精確測量出安裝距離。

八:安裝感測器--調試信號--做防水--歸整好信號電纜--清理現場線頭等廢棄物 --安裝結束--驗收簽字

圖紙分解

包括:測量流動通道6,被測量的流體通過其中流動;超音波換能器8和9,分別設定在沿測量流動通道6彼此相對的上游端和下游端;上游孔眼11和下游孔眼12,用於使超音波換能器8和9暴露於該測量流動通道6;第一流體抑制器15,至少鄰近下游孔眼12,用於減少被測量的流體流入孔眼12;第二流體抑制器16,被設定在測量流動通道6的上游端並相對於孔眼11和12,用於減少被測量的流體流入孔眼11和12;測量控制部件19,用於測量超音波換能器8和9之間的超音波的傳播時間;及計算部件20,用於根據該測量控制部件19的信號計算流量。為下游孔眼12設定的第一流體抑制器15包括具有至少一個超音波傳輸孔22的孔眼密封部件21。因此,有可能穩定超音波換能器之間的流體,以便增強超音波的接收水平,從而提高測量精度和對流量測量的上限值,並減少對於超音波換能器的驅動輸入。

常見問題

1、超音波流量計探頭使用一段時間,會出現不定期的報警。尤其是輸送介質雜質較多時,這種問題會較常見。解決辦法:定期清理探頭(建議一年清理一次)。

2、超音波流量計輸送介質含有水等液體雜質時,流量計引壓管容易產生積液,氣溫較低時會出現引壓管凍堵現象,尤其在北方地區冬季較常見。解決辦法:對引壓管進行吹掃或加電伴熱

3、超音波流量計對管道的要求非常嚴格 不能有異響 否則會影響測量誤差很大

超音波在傳播過程中,由於受介質和介質中雜質的阻礙或吸收,其強度會產生衰減。不論是超音波流量計還是超音波物位計,對所接受的聲波強度都有一定要求,所以都要對各種衰減進行抑制。

4、瞬時流量波動大?

信號強度大,本身測量流體波動大.

解決方法:調整好探頭位置,提高信號強度,保證信號強度穩定,如本身流體波動大,則位置不好,重新選點,確保前10D後5D的工況要求.

5、外夾式超音波流量計信號低?

這個取決於儀表本身的技術含量,經過現場大量的測試實例證明,像管道時間長,結垢嚴重,管徑大的問題,精川TUF-2000系列較其他外夾式超音波流量計,出信號非常快,而且信號很穩定。.

解決方法:對於管徑大、結垢嚴重、建議選用品質好的外夾式超音波流量計,探頭安裝處管道要打磨乾淨,用耦合劑或耦合片排除探頭與工件表面之間的空氣,使超音波能有效地傳入管道內,保證探測面上有足夠的聲強透射率.

6、測量介質中偶爾有氣泡產生,用時差法的超音波流量計是否有影響?

今精川TUF-2000系列外夾式超音波流量計有雙模式,當有氣泡時,可以自動轉入都卜勒模式去測量,當氣泡消失時,會自動轉入時差法測量.

7、儀表在現場強幹擾下無法使用?

現場有變頻器或高電壓電纜場強電磁乾擾

建議:遠離變頻器或高電壓電纜場強電磁乾擾

8、目前市場上外夾式的超音波流量計管徑最小能測到多少?溫度最高多少?

解答:現在全世界只有精川TUF-2000系列最小管徑能測到6mm,溫度能測到550℃,像測熔鹽和導熱油這類工況,這是其他品牌流量計無法做到的。

9、怎樣選擇一款合適的超音波流量計?

解答: 管道材質、管壁厚度及管徑;流體類型、是否含有雜質、氣泡以及是否滿管;流體溫度,流量計類型,是便攜的還是固定線上的。

發展

流量測量的發展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統。古羅馬凱撒時代已採用孔板測量居民的飲用水水量。公元前1000年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國著名的都江堰水利工程套用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎,這是流量測量的里程碑。自那以後,18、19世紀流量測量的許多類型儀表的雛形開始形成,如堰、示蹤法、皮托管、文丘里管、容積、渦輪及靶式流量計等。20世紀由於過程工業、能量計量、城市公用事業對流量測量的需求急劇增長,才促使儀表迅速發展,微電子技術和計算機技術的飛躍發展極大地推動儀表更新換代,新型流量計如雨後春筍般湧現出來。至今,據稱已有上百種流量計投向市場,現場使用中許多棘手的難題可望獲得解決。 我國開展近代流量測量技術的工作比較晚,早期所需的流量儀表均從國外進口。 流量測量是研究物質量變的科學,質量互變規律是事物聯繫發展的基本規律,因此其測量對象已不限於傳統意義上的管道液體,凡需掌握量變的地方都有流量測量的問題。流量和壓力、溫度並列為三大檢測參數。對於一定的流體,只要知道這三個參數就可計算其具有的能量,在能量轉換的測量中必須檢測此三個參數。能量轉換是一切生產過程和科學實驗的基礎,因此流量和壓力、溫度儀表一樣得到最廣泛的套用。

關於使用超音波流量計的幾點體會

總結超音波流量計在測量準確度和精度還有待提高

攜帶型超音波流量計的技術參數如下:測量原理:時差相關原理流速: 0.01~25 m/s解析度: 0.025 cm/s重複性: 0.15%讀數,視套用而定精度:(流場充分發展且 徑向對稱)體積流量: ± 1%讀數,視套用而定 ± 0.5%讀數,經過標定流速: ± 0.5%讀數,視套用而定可測介質: 所有導聲流體, 且氣泡或固體顆粒的體積含量<10%

攜帶型超音波流量計主機外殼重量: ~ 3.9kg防護等級: IP54 (根據EN60529)材質:鋁合金,粉末塗層尺寸: (270 x 100 x 180)mm (WxHx D)(不含把手)通道: 2危險區: Zone 2電源: 充電電池(6V/4Ah); 外接電源(100 ~ 240)VAC電池工作時間: >10h顯示: 2 x 16 字元, 點陣, 帶背光工作溫度: -10 ~ 60℃功耗: < 15W信號平均: (0 ~ 100)s, 可調測量速率: (100 ~ 1000)Hz (1通道)回響時間: 1s (1通道), 70ms可選.

攜帶型超音波流量計測量功能

技術優勢(與其他原理相比)

不受電率、壓力、溫度以及粘度的影響,

與介質不接觸,尤其適用於腐蝕性介質的測量

安裝簡單,費用低

可在現有管道上安裝,無需切斷工藝管道

無撓流件,無需縮徑

無泄漏

成本低

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