江蘇英普瑞超聲波流量計(jì)分類

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。外夾式或者管段式超聲波流量?jī)x表是以“速度差法”為原理，測(cè)量圓管內(nèi)液體流量的儀表。它采用了*的多脈沖技術(shù)、信號(hào)數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯(cuò)技術(shù)，使流量?jī)x表更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，計(jì)量更方便、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確。產(chǎn)品達(dá)到國(guó)內(nèi)外*水平，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。
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*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)量方面有較突出的優(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zui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)，因此必須有完善的測(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，以保證振動(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。
特點(diǎn)功能：
特點(diǎn)
*的信號(hào)數(shù)字化處理技術(shù)，使儀表測(cè)量信號(hào)更穩(wěn)定、抗*力強(qiáng)、計(jì)量更準(zhǔn)確。
無(wú)機(jī)械傳動(dòng)部件不容易損壞，免維護(hù)，壽命長(zhǎng)。
電路更優(yōu)化、集成度高；功耗低、可靠性高。
智能化標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出，人機(jī)界面友好、多種二次信號(hào)輸出，供您任意選擇。
管段式小管徑測(cè)量經(jīng)濟(jì)又方便，測(cè)量精度高。
超聲波流量計(jì)常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應(yīng)，采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上，使其產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。超聲波以某一角度射入流體中傳播，然后由接收換能器接收，并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔埽员銠z測(cè)。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應(yīng)，而接收換能器則是利用壓電效應(yīng)。
應(yīng)用概況
1、傳播時(shí)間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣等;
2、氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗(yàn);
環(huán)境
1、多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體,例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液;通常不適用于非常清潔的液體。
江蘇英普瑞超聲波流量計(jì)分類
1、插入式超聲流量計(jì)：可不停產(chǎn)安裝和維護(hù)。采用陶瓷傳感器，使用鉆孔裝置進(jìn)行不停產(chǎn)安裝。一般為單聲道測(cè)量，為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，可選擇三聲道。
2、管段式超聲流量計(jì)：需切開管路安裝，但以后的維護(hù)可不停產(chǎn)。可選擇單聲道或三聲道傳感器。
3、外夾式超聲流量計(jì)：能夠完成固定和移動(dòng)測(cè)量。采用耦合劑（室溫固化的硅橡膠或高溫長(zhǎng)鏈聚合油脂）安裝，安裝時(shí)不損壞管路。
4、便攜式超聲流量計(jì)：便攜使用，內(nèi)置可充電鋰電池，適合移動(dòng)測(cè)量，配接磁性傳感器。
Ⅰ、非接觸式測(cè)量方式、體積小、攜帶方便
Ⅱ、適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量各種尺寸管道導(dǎo)聲介質(zhì)
Ⅲ、內(nèi)置鎳氫充電電池工作時(shí)間達(dá)20小時(shí)以上
Ⅳ、用戶界面靈活，使用簡(jiǎn)單
Ⅴ、智能型現(xiàn)場(chǎng)打印功能，保證流量數(shù)據(jù)的完整
Ⅵ、配備一體式鋁合金防護(hù)箱，可在野外惡劣環(huán)境中使用
5、手持式超聲流量計(jì)：體積小，重量輕，內(nèi)置可充電鋰電池，手持使用，配接磁性傳感器。
6、防爆型超聲流量計(jì)：用于爆炸性環(huán)境液體流量測(cè)量，為防爆兼本安型。即轉(zhuǎn)換器為防爆型，傳感器為本質(zhì)安全型。
安裝介紹
時(shí)差式超聲波流量計(jì)是當(dāng)今世界上具競(jìng)爭(zhēng)力的流量測(cè)量手段，其測(cè)量線精度高于1.0%。由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)特別是管路周圍環(huán)境的多樣性，因此，怎樣根據(jù)特定的環(huán)境安裝調(diào)試超聲波流量計(jì)，就成了超聲波流量測(cè)量領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，本規(guī)程詳解了超聲波流量計(jì)的安裝細(xì)節(jié)；從而進(jìn)一步完整體現(xiàn)了超聲波流量計(jì)的精度、可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，大大降低日后的維護(hù)工作甚至免維護(hù)。
安裝細(xì)解
超聲波流量計(jì)在安裝之前應(yīng)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，包括：
1．安裝傳感器處距主機(jī)距離為多少；
2．管道材質(zhì)、管壁厚度及管徑；
3．管道年限；
4．流體類型、是否含有雜質(zhì)、氣泡以及是否滿管；
5．流體溫度；
6．安裝現(xiàn)場(chǎng)是否有干擾源（如變頻、強(qiáng)磁場(chǎng)等）；
7．主機(jī)安放處四季溫度；
8．使用的電源電壓是否穩(wěn)定；
9．是否需要遠(yuǎn)傳信號(hào)及種類；
根據(jù)以上提供的現(xiàn)場(chǎng)情況，廠家可針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行配置，必要情況下也可特制機(jī)型。
安裝位置
選擇安裝管段對(duì)測(cè)試精度影響很大，所選管段應(yīng)避開干擾和渦流這兩種對(duì)測(cè)量精度影響較大的情況，一般選擇管段應(yīng)滿足下列條件：
1、避免在水泵、大功率電臺(tái)、變頻，即有強(qiáng)磁場(chǎng)和震動(dòng)干擾處安裝機(jī)器；
2、選擇管材應(yīng)均勻致密，易于超聲波傳輸?shù)墓芏危?br />3、要有足夠長(zhǎng)的直管段，安裝點(diǎn)上游直管段必須要大于10D（注：D=直徑），下游要大于5D；
4、安裝點(diǎn)上游距水泵應(yīng)有30D距離；
5、流體應(yīng)充滿管道；
6、管道周圍要有足夠的空間便于現(xiàn)場(chǎng)人員操作，地下管道需做測(cè)試井，測(cè)試井如下：
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。
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)。
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。
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)
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)，此值必須穩(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: < 15W信號(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.
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，在未干之前必須注意探頭防水。（信號(hào)線的外屏蔽線必須可靠接地）。
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)，也采用插入式安裝。
五：前四步驟完成后可確認(rèn)使用何種傳感器安裝
六：開始向表體輸入?yún)?shù)以確定安裝距離。
七：非常重要：精確測(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。

江蘇英普瑞超聲波流量計(jì)分類