江蘇金鼎自動化儀表有限公司 ：姚佳明
超聲波流量計(jì)具有30年的發(fā)展歷史，特別是近幾年發(fā)展較快，由于其具有安裝簡單、操作方便、通用性好、采用*的計(jì)算機(jī)軟件、自動修正流場分布變化造成的誤差、消除噪聲影響并穩(wěn)定輸出、幾乎不需維護(hù)等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水電、石油、化工、采礦、冶金、供水等部門的流量測量。
1 基本原理及測量方法
超聲波測量的原理，主要是由于超聲波在靜止介質(zhì)中的傳播速度與流動流體中的傳播速度不同，即超聲波傳播速度與流體的流速有關(guān)，因而可以通過測量聲波在介質(zhì)中的傳播速度的方法求出流速，進(jìn)而即可求出流量。設(shè)聲波在靜止流體中的傳播速度為C，流體的流速為，傳播距離為L，如圖1所示。
圖1 超聲波測速原理
當(dāng)換能器T1，T2發(fā)出聲波時(shí)，經(jīng)t1，t2 時(shí)間后，接收器R1，R2分別接收到聲波，其關(guān)系如下。
t1 = L/（C+v） （1）
t2 = L/（C- v） （2）
由于工業(yè)管道中流速遠(yuǎn)較聲速小，即c>>v，因此兩者的時(shí)差為
△t = t2-t1 = 2Lv/C2
當(dāng)聲波在流體中的傳播速度已知時(shí)，測出時(shí)差便可以求出流速，進(jìn)而求出流量。這種測量方法稱為時(shí)差法。此外，還有相位差法、頻率差法、聲束偏移法、多普勒效應(yīng)法等。
2 應(yīng)用
重慶索特股份有限公司的主要產(chǎn)品是鹽，原先由采輸鹵車間至鹵水處理的鹵水流量及經(jīng)鹵水處理至制鹽車間的精鹵流量，均采用普通水表計(jì)量。由于腐蝕太大，水表葉輪經(jīng)常壞，計(jì)量精度低，因此于1997年開始先后在采輸鹵車間105井出鹵流量、制鹽車間精鹵流量、回頭母液計(jì)量及鹵水處理原鹵計(jì)量中均改用超聲波流量計(jì)計(jì)量。由于超聲波流量計(jì)是一種非接觸式儀表，避免了儀表被腐蝕的問題，特別是其可測含一定顆粒或氣泡流體流量的特性，更適合于從3000m深鹵井出來的含有少量氣泡的鹵水流量測量，解決了用其他流量計(jì)無法測量的問題。
該流量計(jì)安裝方便，運(yùn)行時(shí)不需停泵照樣能安裝，調(diào)試簡單，再加上其智能化功能，只需按屏幕上菜單提示操作相應(yīng)的鍵即可完成調(diào)試，幾乎不需要維修，計(jì)量準(zhǔn)確，效果令人滿意。
3 選用時(shí)的注意事項(xiàng)
1）現(xiàn)場環(huán)境。雖然超聲波流量計(jì)有抑制噪聲的功能，但若噪聲過大，則對測量精度有較大影響，我們曾試圖用超聲波流量計(jì)測制鹽蒸發(fā)罐循環(huán)泵流量，因其噪聲過大而讀數(shù)不穩(wěn)。
2）介質(zhì)的組成。超聲波流量計(jì)可測潔凈液體和污濁液體，在選擇儀表時(shí)，必須了解所測介質(zhì)的成分，以免所選儀表不能測量造成資金浪費(fèi)。如在測原鹵時(shí)選用適合測污濁液體的流量計(jì)，測精鹵則選用適合測潔凈液體的流量計(jì)，精鹵只是將原鹵中少量的鈣離子和鎂離子除去，其他成分*一樣。一般若測量潔凈液體，選用時(shí)差法超聲波流量計(jì)；若測量含一定顆粒或氣泡的液體，則選用多普勒超聲波流量計(jì)。
3）超聲波流量計(jì)主要由主機(jī)和換能器組成。其測量效果的好壞很大程度上取決于換能器的選擇和安裝。換能器的選擇主要考慮其安裝形式和介質(zhì)溫度，若介質(zhì)溫度超過80℃，則必須選擇高溫?fù)Q能器。其安裝必須嚴(yán)格按說明書進(jìn)行，否則影響測量精度甚至無法測量。
4）在安裝時(shí)，如果管道內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重，在調(diào)試中輸入管壁的厚度應(yīng)適當(dāng)考慮內(nèi)壁結(jié)垢的因素，比原管壁的厚度稍大一些，具體值應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場而定，這樣測得的流量精度更高。
5）在儀表調(diào)試時(shí)要輸入所測液體的聲速，一般在產(chǎn)品說明書中列有一些常見液體的聲速。如果在說明書中查不到，則可用相近介質(zhì)的聲速替代所測液體的聲速。
6）當(dāng)測量含有固體顆粒或氣泡的液體流量時(shí)，若發(fā)現(xiàn)讀數(shù)始終有誤差，如果流量計(jì)符合安裝條件，檢查安裝如無問題，則說明管道內(nèi)固體顆粒或氣泡量不足，或者是出現(xiàn)固體顆粒或氣泡聚集現(xiàn)象，不能形成穩(wěn)定流，表明此超聲波流量計(jì)不適宜測該介質(zhì)的流量。
7）換能器與管道間的耦合劑必須保持完好，若有空氣進(jìn)入將給測量帶來誤差。
8）隨著技術(shù)的進(jìn)步，國產(chǎn)超聲波流量計(jì)的性能*可與進(jìn)口產(chǎn)品相媲美，而價(jià)格便宜得多，因此*可以選用國產(chǎn)超聲波流量計(jì)代替進(jìn)口產(chǎn)品。
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