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天津市比利科技發展有限公司
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管道式超聲波流量計
超聲波流量計
概述
管段式超聲波流量儀表是以“速度差法"為原理，測量圓管內液體流量的儀表。它采用了*的多脈沖技術、信號數字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。產品可廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領域。
工作原理
當超聲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，并且其傳播時間的變化正比于液體的流速，其關系符合下列表達式
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聲波發生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。當T1順方向，T2逆方向發射超聲波時，超聲波分別到達接收器R1和R2所需要的時間為t1和t2,則
t1=L/(c+u)； t2=L/(c-u)
由于在工業管道中，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。
相差法
如果超聲波發射器發射連續超聲脈沖或周期較長的脈沖列，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為超聲波角頻率。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，有利于提高測量精度。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，常采用頻差法。由前可知，上、下游接收器接受到的超聲波的頻率之差為▽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，并且此法與聲速無關。超聲波技術及其應用一、沒測量水位概況
特點
◆的信號數字化處理技術，使儀表測量信號更穩定、抗力強、計量更準確。
◆無機械傳動部件不容易損壞，免維護，壽命長。
◆電路更優化、集成度高；功耗低、可靠性高。
◆智能化標準信號輸出，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。
應用領域
廣泛應用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領域。
產品分類
5.1 超聲波流量計/熱量表的組成
超聲波流量計=主機+超聲波傳感器傳感器
超聲波熱量表=主機+超聲波傳感器傳感器+溫度傳感器
5.2主機分類
類型名稱 | 分體式 | 一體式 | 模塊 | ||
壁掛式 | 盤裝式 | 防爆式 | |||
圖 片 |
5.3流量傳感器和溫度傳感器的分類
5.4測量組成圖
5.4.1分體式超聲波流量計測量組成圖
注：盤裝式、防爆式組成圖與上圖相同
5.4.2一體式超聲波測量組成圖
5.4.3超聲波模塊測量組成圖
供回水管道安裝 PT100溫度傳感器 ，接入超聲波流量計即實現熱量測量
外形尺寸與接線
6.1分體式主機的安裝及接線
6.1.1壁掛式防爆式主機尺寸安裝與說明
厚度75mm 厚度165mm
壁掛式用于掛墻安裝用 防爆式用于防爆場合
4個φ6mm膨脹螺栓固定 防爆等級：DIIBT5
或鐵釘固定 用4個φ8mm的膨脹螺栓固定
壁掛式防爆式主機接線
6.1.2盤裝式尺寸圖及接線
盤裝式用于儀表盤安裝
開孔尺寸：152*76mm
6.1.3一體式主機安裝尺寸及接線圖
一體主機接線圖
打開后蓋即可完成接線，接線完成后，請上緊防水接頭和后蓋螺絲，以免漏水。切勿打開前蓋。
6.1.4模塊的安裝尺寸及接線圖
6.2管段式傳感器
管段式傳感器簡介
管段式傳感器接線圖
安裝與調試
7.1選擇安裝地點
安裝點的正確選擇是傳感器安裝的關鍵，選擇安裝點必須考慮下列因素：滿管、振動、穩流、結垢、溫度、壓力、電磁干擾以及儀表井。
*滿管
以下情況確定為滿管流體。
*振動
安裝點的管道不能有明顯振動，否則需要加固管道。
*穩流
穩定流動的流體有助于保證測量精度，而流動狀態混亂的流體會使測量精度難以得到保證 。
滿足穩流條件的標準要求：
①管道遠離泵出口、半開閥門，上游10D,下游5D (D：管道外徑）；
＠距離泵出口、半開閥門30D。
*結垢
管內壁結垢會衰減超聲波信號的傳輸，并且會使管道內徑變小 。所以內壁結垢的管道會使流量計不能正常測量或影響測量精度，因此，要盡量避免選擇啻道內壁結垢的地方作為安裝點。
*溫度
安裝點的流體溫度必須在傳感器的使用范圍內。應盡量選擇溫度更低的安裝點。所以，同一管線盡量避免鍋爐水出口、換熱器出口的地方，盡可能安在回水管道上。標準外夾式、插入式使用溫度：-30-90℃；高溫外夾式、插入式使用溫度：-30-160℃。
*壓力
標配的插入式和管段式傳感器可承受的壓力值為：1.6MPa.超出此壓力需定制。
*電磁干擾
超聲波流量計的主機、傳感器以及信號電纜很容易受到變頻器、電臺、 電視臺、微波通訊站、GSM基站、高壓線等干擾源的干擾。所以選擇傳感器和主機安裝點時，盡量遠離這些干擾源。
主機機殼、傳感器、超聲波電纜的屏蔽層都要接地。
不要和變頻器采用同一路電源，應采用隔離的電源，給主機供電。
*儀表井
對于埋入地下的管道或者需要保護流量計的測量點，需要修建儀表井。為了保證足夠的安裝調試空間，儀表井的尺寸應滿足下列要求。
注;D代表管道直徑
7.2管道傳感器的安裝與調試
選擇好安裝點后，用配對法蘭將管段式傳感器接入管線 ，并用超聲波專用電纜連接至超聲波流量計主機，即可完成安裝。
7.3檢查安裝
本機帶有檢查功能，菜單M90用于檢查信號強度和信號質量，菜單M91
用于檢查實測與理論傳輸時間比 。
7.3.1 檢查信號強度和信號質量
M90窗口用于顯示流量計所檢測到的上下游的信號強度和信號質量Q值。
信號強度用00.0--99.9的數字表示。00.0指示沒有收到信號，99.9表示
信號。信號強度≥60.0，流量計才能進行測量，
信號質量Q值用 0-99的數字表示，00表示最差，99表示最好。一般正常工作條件是信號質量Q值＞60。
安裝時，請注意調整傳感器，使信號強度和信號質量越大越好，這樣才能保證流量計長期穩定運行，使測量結果更準確 。
信號強度和信號質量安裝參考表
信號強度、Q值 | 安裝結果判斷 |
<60 | 無法工作 |
60-75 | 差 |
75-80 | 良 |
>80 | 優 |
7.3.2檢查傳輸時間比
M91窗口用于顯示傳輸時間比，傳輸時間比是按流量計設置的參數計算超聲波的理論傳輸時間與實際測量的傳輸時間的百分比值，它表示設置的測量參擻與傳感器實際安裝距離之間的關系。這個值應該介于97%-103%。
如果傳輸時間比不在97%--103%之間，說明設定的測量參數與傳感器安裝距離是不一致的，則設置的測量參數或傳感器安裝距離有誤，請分別檢查。
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