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超声波流量计的应用
现阶段，我国流量测量技术的发展越来越快，各种先进的流量仪表也已经有效地应用于工业生产当中，但是不同的流量仪表其使用性能具有一定的差异性，适用范围也各不相同，而超声波流量计则可以广泛地应用于各类场合，并且适用于农业、污水处理等多个领域。
1、超声波流量计工作原理
在流体传播过程中，超声脉冲的速度一般会和流体速度有着密切的联系，也就是顺流速度大于逆流速度，脉冲传播如果存在较大的时间差，其流量也会随之增大。因此，才可以进行流量测量。在进行操作时，无论是上游还是下游的传感器，都会发射出一定的超声波脉冲，但是二者有所不同，主要表现为一个为逆流，而另一个为顺流。受到流体影响，两束脉冲到达换能器的时间也会具有一定的差异性。但是因为二者实际路径一致，所以传输时间的差异也可以表现出流体的实际流速。应用时差法进行测量时，需要将两个传感器用于发射和接收信号。将传感器设置在管线时，二者会实施声信号通讯，在进行工作时，则会进行发射和接收。如果管内流体处于静止状态，则顺流、逆流的传播时间保持一致。如果液体处于流动状态，则顺流信号进行传播时，时间会低于逆流。在此过程中，顺流、逆流进行传播时，其时间差和实际流速呈现为正比状态。
2、超声波流量计特点
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在使用超声波流量计时，无需进行接触，同时在流体中没有阻碍件存在，不会对流束产生任何影响，同时也不会造成任何压力损失，能够有效的应用于不同的流体，尤其是黏度较高、腐蚀性较强的流量。除此之外，超声波流量计也可以有效的应用于气体流量，针对大口径流量进行测量时具有良好的优势特征。但该流量计也存在着缺点，在其对流体温度进行测量时，容易受到耦合材料的影响。除此之外，超声波流量计在进行实际测量时，其线路十分复杂。
超声波流量计的基本原理及类型 超声波流量计的基本原理及类型 刘欣荣 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。起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，目前的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。
插入式超声波流量计安装调试方法简述 一、数据输入步骤： （1）首先用盒尺量出被测管路的周长。 （2）打开仪表，接通电源，仪表显示超声波流量计版本号或菜单第一项内容。 （3）=-------------；再按10仪表显示输入管道外周长，将用盒尺测量出的周长直接输入。 例：周长为318mm，直接按3、1、8 （4）仪表显示管外径。 （5） （6） 例：管路为碳钢，即仪表显示0 （具体材质见说明书9 （76）。（86）。 （95，插入 B型探头”，输入方法同（6） （10Z法安装”， （11 （12）40号窗口，窗口显示阻尼系数，输 (13)号窗口，窗口显示低流速切除值，按确认键后输， （141，固化参数并总使用” 二、传感器安装点的选择： 测量点要尽量选择距上游10倍直径，下游5倍直径以内均匀直管段，没有任何阀门、弯头、变径等干扰流场装置，流体必须为满管。 三、安装方法： 1、Z方式安装：以管路周长为200mm为例 侧视图侧视图截面图 （1）在管路一面外侧划一长十字为A点，以十字为中心用盒尺向另一侧量
出1/2周长，即100mm，该点为B 如安装距离为25mm，从A点向一侧量出25mm为C点和上面一样从B点向另一侧量出管路1/2周长为D点，B、D两点连接，D点划十字，A、D两点即为两个探头安装点，B、C两点也可为两个探头安装点，以现场情况而定。 （2）插入式探头则以A、D两点为中心焊接好探头底座。确保焊接周边不渗水，漏水。底座螺纹上顺时针缠绕生料带或油麻，再将球阀通过丝扣连接于底座上，旋开球阀。安装开孔工具，开钻打孔，孔打通后，缓慢向外旋出钻头，并迅速关闭球阀（也可再迅速开启、关断球阀，放出少量水以冲出打孔时的残留铁屑）根据钻头的进深，确定管壁及结垢总厚度。根据管壁及结垢厚度，确定探头的插入深度；旋转探杆，调节声楔面收发波束角度（插入式探头的安装方式详见 Z 水流方向 Z 水流方向 俯视图（接线嘴同时向上） 2显示上游= 下游= Q值= 上游、下游为信号强度，应大于60以上。上、下游数据接近。Q值为信号质量，应在60以上。如信号强度不理想，应旋转一侧探头一圈（向内或向外），同时观查信号强度变化，75-85之间最好。如还不行，应检查流体内是否含有大量气泡，或流体不满管。例：上游= 下游= Q值=70(Q值总在60-80之间变化)为好。 100%，最次在（100±3）%范围内波动。 详情请参看说明 唐山天泽仪表有限公司 开发部
各类超声波流量计说明书 超声波流量计种类有很多，有便携式，手持式，一体式，分体式等，以下是几种超声波流量计的具体技术参数说明。 便携式超声波流量计： 一、概述: TCS-600P型便携式超声波流量计采用国际上最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。精确度高、重复性好，内置一体式智能打印机可实时、定时打印;具有全中文显示、功能强大、一致性好、操作简单、携带方便、电池工作时间长等特点。适用于各种工业现场的在线标定和巡检测量。 二、基本技术参数: ※测量精度：优于1% ※重复性：优于0.2% ※测量周期：500ms(每秒2次，每个周期采取128组数据) ※电池：内置镍镉充电电池可以连续工作24小时 ※安装方式:外敷安装，操作简单、方便 ※显示：2行汉字同屏显示瞬时流量、累计流量、信号状态 ※信号输出：隔离RS485通信协议、MODBUS协议，兼容国内其它厂家同类产品通讯协议 ※打印输出：内置热敏一体式打印机，实现及时或定时打印 ※其它功能：自诊断，提示当前工作状态是否正常
※采用智能充电方式，直接接入AC 220V，充足后自动停止，显示绿灯三、外型尺寸及标准配置: 手持式超声波流量计： 一、概述: TcS-600B型手持式超声波流量计采用国际上最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。精确度高、重复性好，具有全中文显示、功能强大、一致性好、操作简单、携带方便、电池工作时间长等特点。适用于各种工业现场的在线标定和巡检测量。 二、基本技术参数
※测量精度：优于1% ※重复性：优于0.2% ※测量周期：500ms(每秒2次，每个周期采取128组数据) ※电池：内置镍镉充电电池可以连续工作15小时 ※安装方式:外敷安装，操作简单、方便 ※显示：4行汉字同屏显示瞬时流量、累计流量、信号状态 ※其它功能：内置数据记录器可记录时间、累计流量、信号状态、工作时间等 自诊断，提示当前工作状态是否正常 ※信号输出：标准数据口RS232用于联网检测或导出记录数据 ※采用智能充电方式，直接接入AC220V，充足后自动停止，显示绿灯三、外型尺寸及标准配置: 固定式超声波流量计，分体式超声波流量计： 一、概述： TCS-600F型固定分体式超声波流量计利用了低电压、多脉冲发射接收原理，采用双平衡信号差分发射、接收专利技术和硬件参数无关化设计方法;通过选用国际上最新、最先进的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。
超声波流量计工作原理及常见问题概述 一、工作原理 1、概述 超声流量计是一个测量仪表，它利用声学原理来测定流过管道的流体的流速。在气体的测量现场主要的检测元件包括一对或几对超声传感器。这些传感器都安装在管壁上，每一组传感器的表面都彼此具有规定的几何关系。 由一个传感器发射的超声脉冲由同一组内另一个传感器接收，反过来也如此。Q.Sonic-3 采用了一个单反射声道的方案，在对面的管壁处声脉冲有一次反射。此方案使声道的总长度增加，从而能改善分辨率（灵敏度）并拓宽流量计的范围度，如图2-1所示。 图2-1 信号反射路径 2 、流速的测量 超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间tD 会短些，而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；这样就有： L tD = ——————— -------------- (2.1) C + V ? cos 和 L tU = ——————— -------------- (2.2) C — V ? cos 式中，L代表两个传感器之间声道的直线长度，可按下式确定L： L D —— = ———— -------------- (2.3) 2 sin ^ 采用电子学手段来测量此传输时间。根据时间倒数的差，可按下式计算流速V ^ L 1 1 V = ————(—————)-------(2.4)
超声波流量计常见安装问题及解决方案 一、外夹式传感器系搜不到信号的解决办法 1.常见问题的检查 常规问题检查 检查输入参数 检查耦合剂1、用户是否使用耦合剂 2、使用耦合剂的厚度是否够，安装外夹传感器管道 处理面积小安装点中心位置2~3mm厚，处理面积较大安装点中心位置 需4~5mm厚的耦合剂。（注，高温环境要选择高温耦合剂） 准确完成10~26 号菜单的设置。获得传感器的正确安装距离，这个距离是指两传感器的最内边缘距离。准确的输入参数对测量的准确性至关重要。 管道表面处理传感器调试管外欲安装传感器的区域 （一个安装点的处理面积和探头大小差不多即可，另一个安装点的处理面积应该是探头大小的2、3 倍。以便于调试信号。） 清理干净，除掉锈迹和油漆。如有防锈层也应去掉，最好用打磨 机打磨出金属光泽，再用干净抹布擦去油污和灰尘。1、在处理面积较小的安装点的中心位置涂抹2-3mm 厚 的随机附带的耦合剂，把传感器紧贴在管壁上粘好，注意传感器的发射方向要正确，传感器和管壁之间不 能有空气及沙砾。粘完后用钢带或钢丝绳紧固 2、在处理面积较大的安装点的中心位置涂抹4-5mm 厚的随机附带的耦合剂，以中心点为基准首先在水平方向轻微移动传感器找到信号强度和Q 值的最大值，然后在垂直方向轻微移动传感器找到信号强度和Q 值的最大值。然后 轻微调整传感器的发射角度找到信号强度和Q 值的最大值。这时就可以将外夹式传 感器定位。 安装距离
考虑安装点问题 满管测量点的流体必须充满管段，否则测量值会偏大或 者不能测量。 1、两个传感器应该安装在管道轴面的水平方向上 2、选择流体垂直向上流动的安装点；选择流体斜向上流动的安装点；选择管道系统中的最低点安装。 稳流管道远离泵出口、半开阀门，上游10D，下游5D（D为外管径）；距离泵出口、半开阀门30D。 达不到稳流条件的标准要求，下列情况也可以尝试测量： 1、泵出口、半开阀门和安装点之间有弯头或者缓冲装置； 2、泵的入口、阀门的上游； 3、流体的流速为中、低流速。 （低流速：流速<1m/s；中流速：流速为1-2m/s；高流速：流速＞2m/s） 结垢要尽量避免选择管道内壁结垢的地方 作为安装点。 如果无法避开结垢的安装点 1．更换一段测量点的管道。 2．用锤子用力敲击测量点的管道直到测量点的信号明显增大。 3．选用Z法测量，并把结垢设置为衬里以取得更好的测量精度。 温度、干扰1、尽量选择温度更低的安装点。 2、尽量远离这些干扰源：变频器、电台、电视台、微波通讯站、手机基站、高压线等 3、不要和变频器采用同一路电源，应采用隔离的电源，给主机供电
超声波流量计原理分类及详细说明 一、超声波流量计工作原理: 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。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间tD 会短些，而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；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。起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。 根据对信号检测的原理，目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括：直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。其中以噪声法原理及结构最简单，便于测量和携带，价格便宜但准确度较低，适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。 由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的，故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差，准确度较高，所以被广泛采用。按照换能器的配置方法不同，传播速度差拨又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。 波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的，低流速时，灵敏度很低适用性不大。 多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。 相关法是利用相关技术测量流量，原理上，此法的测量准确度与流体中的声速无关，因而与流体温度，浓度等无关，因而测量准确度高，适用范围广。但相关器价格贵，线路比较复杂。在微处理机普及应用后，这个缺点可以克服。 噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的 原理，通过检测噪声表示流速或流量值。其方法简单，设备价格便宜，但准确度低。 以上几种方法各有特点，应根据被测流体性质．流速分布情况、管路安装地点以及对测量准确度的要求等因素进行选择。一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定，故多采用频差法及时差法。只有在管径很大时才采用直接时差法。对换能器安装方法的选择原则一般是：当流体沿管轴平行流动时，选用Z 法；当流动方向与管铀不平行或管路安装地点使换能器安装间隔受到限制时，采用V法或X法。当流场分布不均匀而表前直管段又较短时，也可采用多声道(例如双声道或四声道)来克服流速扰动带来的流量测量误差。多普勒法适于测量两相流，可避免常规仪表由悬浮粒或气泡造成的堵塞、磨损、附着而不能运行的弊病，因而得以迅速发展。随着工业的发展及节能工作的开展，煤油混合(COM)、
官方网址https://www.doczj.com/doc/088995977.html, 超声波流量计安装操作规程 超声波流量计安装操作规程是怎样的呢？成都永浩机电工程技术有限公司做了以下说明，供大家参考： 一、参数设置 （1）测量管道外周长，计算外径。 外径测量 （2）给主机通电，供电范围10～36VDC，接表上的DC+和DC-端子。 （3）按“menu”键，输入11，按“Enter”键，再用键盘输入管道外径，输入完成按“Enter”键。 （4）按“∨”键，按“Enter”键再用键盘输入管道管壁厚度，输入完成按“Enter”键。 （5）按“∨”键，按“Enter”键通过按“∨”选择管道材质（0,1,2后面的单词分别代表碳钢、不锈钢、PVC材质），输入完成按“Enter”键。 （6）按“∨”键，按“Enter”键，通过按“∨”选择传感器类型，这里选“1”，插入式传感器，输入完成按“Enter”键。 （7）按“∨”键，按“Enter”键，通过按“∨”选择安装方式，一般选
官方网址https://www.doczj.com/doc/088995977.html, “V”或“Z”法安装，输入完成按“Enter”键。 （8）按“∨”键显示安装距离，安装距离可认为是两传感器之间那节管道的长度。 二、安装步骤（能焊接的管道） （1）根据仪表主机计算出来的安装距离确定两个探头的安装点，做好标记。 （2）把流量计配套焊接底座焊接到管道上。 （3）焊接底座冷却后，在底座螺纹上缠上足够生料带，把流量计配套球阀拧到焊接底座上。 （4）把专业开孔器通过螺纹拧到球阀上，打开球阀。 （5）把开孔器前端伸到管壁上，打开电钻开孔。 （6）开孔完成后，把开孔器前端退出球阀，关闭球阀。 （7）松开锁紧螺母，将传感器缩进连接螺母内。 （8）将连接螺母缠上生料带，拧紧在球阀上。 （9）打开球阀，将传感器前端推入管道。 （10）转动传感器，使上游传感器杆上的定向点对向上游（下游传感器杆上的定向点对向下游） （11）重复（2）-（10）步，安装另一个传感器。 （12）安装完成，将线接好，接线方式如下图。
淮安嘉可自动化仪表有限公司 超声波流量计的应用 现阶段，我国流量测量技术的发展越来越快，各种先进的流量仪表也已经有效地应用于工业生产当中，但是不同的流量仪表其使用性能具有一定的差异性，适用范围也各不相同，而超声波流量计则可以广泛地应用于各类场合，并且适用于农业、污水处理等多个领域。 1、超声波流量计工作原理 在流体传播过程中，超声脉冲的速度一般会和流体速度有着密切的联系，也就是顺流速度大于逆流速度，脉冲传播如果存在较大的时间差，其流量也会随之增大。因此，才可以进行流量测量。在进行操作时，无论是上游还是下游的传感器，都会发射出一定的超声波脉冲，但是二者有所不同，主要表现为一个为逆流，而另一个为顺流。受到流体影响，两束脉冲到达换能器的时间也会具有一定的差异性。但是因为二者实际路径一致，所以传输时间的差异也可以表现出流体的实际流速。应用时差法进行测量时，需要将两个传感器用于发射和接收信号。将传感器设置在管线时，二者会实施声信号通讯，在进行工作时，则会进行发射和接收。如果管内流体处于静止状态，则顺流、逆流的传播时间保持一致。如果液体处于流动状态，则顺流信号进行传播时，时间会低于逆流。在此过程中，顺流、逆流进行传播时，其时间差和实际流速呈现为正比状态。 2、超声波流量计特点
淮安嘉可自动化仪表有限公司 在使用超声波流量计时，无需进行接触，同时在流体中没有阻碍件存在，不会对流束产生任何影响，同时也不会造成任何压力损失，能够有效的应用于不同的流体，尤其是黏度较高、腐蚀性较强的流量。除此之外，超声波流量计也可以有效的应用于气体流量，针对大口径流量进行测量时具有良好的优势特征。但该流量计也存在着缺点，在其对流体温度进行测量时，容易受到耦合材料的影响。除此之外，超声波流量计在进行实际测量时，其线路十分复杂。
超声波流量计对管道配置要求 锐凌计量 / 2013-09-23 对双向流测量场合的管道配置：所谓“双向流测量”就是指使用同一套超声波流量计实现被测介质正输和反输时的流量测量。也就是说,这个时期正输时的仪表上游就是下个时期返输时的仪表下游。地下储气库或者目前大中型城市通常用作调峰手段的储气罐就需要这种具有双向测量功能的计量仪表。这正是超声流量计独到的特点。因此,当超声流量计应用于双向流测量场合就必须将其“下游”按“上游”的要求进行同等对待,这是实现超声流量计双向、等精度测量的重要前提。 直管段长度要求：为了降低不良流态对测量结果的影响,在流量计上下游安装一定长度的直管段就是一种常见的基本手段。从准确计量的角度来看,上下游直管段长度越长改善流量计测量性能的效果就越明显。但是,测量现场往往由于受场地征用(特别是海上作业平台)、材料供应以及建设施工成本等诸多客观因素的限制,又期望该长度越短越好。因此,兼顾这两方面的愿望并提出最低限度的直管段长度要求也是GB/T18604—2001标准的主要任务之一。 在超声波流量计直管段的配置长度上, AGA·NO·9号报告提出:“尽管制造商推荐的安装作法不尽一致,但一般都要求流量计的上游至少需要5~10D的直管段、下游至少需要3D直管段。 为了体现标准具有可操作性这一特点,根据上述标准或报告的建议,结合国内生产现场的实际情况,同时参考了部分超声流量计生产厂商的意见,在标准中尝试性地给出了一个有关超声流量计上下游直管段长度配置的技术规定或要求,即:在不需安装整流器的情况下,多声道超声流量计上游的最短直管段长度应为10D,下游最短直管段长度应为 5D;如果使用整流器,则整流器的安装位置及相应的配管长度应咨询生产厂商。 超声波流量计对直管段的质量要求 台阶及凸入物:在超声流量计上下游所要求的最短直管段长度范围内(测量管)出现的任何台阶及其它凸入物都将引起被测介质流态的改变,从而增大流量测量的不确定度。但事实上,只要对所用配管进行认真选择,或者采取对管道内壁进行适当镗制,或者根据现场的管道条件对制造厂商提出所用超声流量计必须达到的内径要求等手段,就可以避免各连接点台阶的出现,从而实现直管段与超声流量计之间的等径连接或良好匹配;另外,在施工组装过程中,采取将连接的内壁焊缝打磨平整或适当扩大法兰连接的垫片内圈直径等措施也可以避免凸入物及其它扰动性杂物障碍。因此,对台阶及凸入物的限制既是必要的,也是可行的。②内表面:如果在流量计本体内部及其测量管内壁存在着锈蚀、油污或硫化铁粉等其它附属物,一方面可能会改变测量管道的实际内径,另一方面又可能会增大测量管内壁的平均粗糙度,其次也可能会导致声波(脉冲信号)在表体内壁反射时出现发散和衰减现象。所有这些因素都有可能对测量结果造成严重的影响(ISO/WD17089认为,由此造成的测量偏差有可能超过1%),因此对表体及测量管内表面提出要求和限制也是实现准确计量的基本前提之一。 温度计安装 温度计的安装应主要考虑如下三点:感温元件应有足够的长度,以保证被测介质与测温元件之间有充分的接触面积;②对流态造成的影响尽可能地小;③在正常的测量过程中不会因气流冲刷等原因引起感温元件的折断或其它机械损伤。 声学噪声干扰 超声流量计是一种以声学原理为基础的测量仪表,因此现有的超声流量计对于噪声,特别是对来源于被测介质内部由于高速度、大压差等减压设备造成的超高频噪声,尤为敏感,从而影响到该种流量计的正常运行,为了确保超声流量计的正常工作,最为有效的方法就是远离噪声源或咨询制造厂家。 整流器的作用
超声波流量计原理及应用 超声波流量计原理及应用 吐尔逊古丽 （独山子石化公司炼油厂仪表车间新疆独山子833600 ） 摘要：超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。和传统的机械式流量仪表、电磁式流量仪表相比它的计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等等。文章讨论了利用超声波流量计测量液体流量的有关问题，重点阐明了超声波流量计的测量原理、分类，安装、使用。
一.超声波流量计原理： 超声波流量计广泛应用于我厂各生产装置，其检测的介质有水、烃类、碱液等。我厂采用的超声波流量计有国产、国外的多种型号和规格。 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。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。 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。
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。 超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。 二、超声波流量计特点： 优点：它是一种非接触式流量测量仪表，可测量液体、气体介质的体积流量，除具有电磁流量计的优点（无压力损失、不干扰流场、能测量强腐蚀性介质、含杂质污物的介质等）夕卜，还可测量非导电介质的流量，而且不受流体压力、温度、粘度、密度的影响；通用性好，同一台表可测不同口径的管道内的介质流量；安装维修方便，不需要切断流体，不影响管道内流体的正常流通。安装时不需要阀门、法兰、旁通管等；特别适用于大口径管道的流量测量，由于没有压力损失，节能效果显著。 缺点：安装时不能离震动原太近，容易影响探头的测量；在测量水的流量时， 由于水常时间在管道中容易产生水垢，对探头信号强度有影响；还不能测量悬浮. 三?超声波的分类 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。超声波流量计的各类很多，依照不同的分类方法，可以分为不同类型的超声波流量计。除了
超声波流量计是20世纪70年代随着集成电路技术迅速发展才开始得到实际应用的一种非接触式流量仪表，它利用超声波在流动的流体中传播时，可以载上流速信息的特性，通过接收和处理穿过流体的超声波信息就可以监测处流速，从而换算成流量。在结构上主要有超声波换能器、电子处理线路及流量显示和积算系统三个部分组成，相对于传统的流量计而言超声波流量计解决了大管径、大流量及各类明渠、暗渠的测量困难的问题，对于介质几乎无要求。 超声波流量计高精度、高可靠性、高性能、低价格的显著特点，目前在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中广泛应用。 正确选择超声波流量计安装方式 外夹式超声波流量传感器安装方式共有三种。这三种方式分别称为V法、Z 法和N法。 一般在小管径100~300mm（4＂~12＂）时可先选用V法；V法测不到信号或信号质量差时则选用Z法；管径在300mm（12＂）以上或测量铸铁管时应优先选用Z法。 N法是较少使用的方法，适合管径在50mm（2＂）以下管道。
当流体平行于管轴流体时，通常可以透过法（Z法）安装能获得较好的精度。 但当流体流动方向与管轴不平行，存在半径方向的速度成分时，应采用反射法（V法）或者交叉法（N法）安装,亦可采用N法安装，对于地点上管道的长度有限，不足以采用V法时，则应选用N法实施安装，此时，接收换能器与发射换能器之间的距离较小。对于已配置好的流体管道，特别是测量大口径管道流量时，由于上游流动状态的干扰而易于造成测量误差的场合，比较合适的措施是增加超声波的传播路径，更多地接收传宝路径找那个的流速信息，进行平均，以低销流体扰动造成的测量误差。增加测量线时，换能器的安装应使用超声波传播途径均匀地置于流通截面上。一般认为有四条测量线（即四对换能器）就足够了。 1.V型 V法在一般情况下是标准的安装方法，使用方便，测量准确。可测管径范围为25mm（1＂）至大约400mm（16＂）。安装流量传感器时，注意两传感器水平对齐，其中心线与管道轴线水平一致。 2.Z型 当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚，造成V 法安装的流量计，信号弱，导致仪表不能正常工作时，要选用Z法安装。原因是：使用Z法时，超声波在管道中直接传输，没有折射（称为单声程），信号衰耗小。Z法可测管径范围为100mm（4＂）至大约800mm（32＂）。实际
超声波流量计原理、类型及应用 超声波流量计 一、超声波流量计的基本原理及类型 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。起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，目前的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
超声波流量计安装 注意事项 1 2020年4月19日
超声波流量计安装注意事项 1.探头安装在管道两侧； 2.安装距离：90MM; 3.管道打磨； 4.涂上耦合剂 2 2020年4月19日
（一）详细了解现场情况 超声波流量计在安装之前应了解现场情况，包括： 1、安装传感器处距主机距离为多少； 2、管道材质、管壁厚度及管径；碳钢，壁厚：6管径：dn250(内) 3、管道年限；开始 4、流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管； 3 2020年4月19日
5、流体温度； 6、安装现场是否有干扰源（如变频、强磁场等）； 7、主机安放处四季温度； 8、使用的电源电压是否稳定； 9、是否需要远传信号及种类； 根据以上提供的现场情况，厂家可针对现场情况进行配置，必要情况下也可特制机型。 4 2020年4月19日
（二）选择安装位置 选择安装管段对测试精度影响很大，所选管段应避开干扰和涡流这两种对测量精度影响较大的情况，一般选择管段应满足下列条件： 1、避免在水泵、大功率电台、变频，即有强磁场和震动干扰处安装机器； 2、选择管材应均匀致密，易于超声波传输的管段； 3、要有足够长的直管段，安装点上游直管段必须要大于10D（注：D＝直径），下游要大于5D； 5 2020年4月19日
4、安装点上游距水泵应有30D距离； 5、流体应充满管道； 6、管道周围要有足够的空间便于现场人员操作，地下管道需做测试井，测试井如下： （三）确定探头安装方式 超声波流量计一般有两种探头安装方式，即Z法和V法。 可是，当D《200MM而现场情况为下列条件之一者，也可采用Z法安装： 6 2020年4月19日
ZDL922 -x@7[~A>y V f} H V :9`.Sz g 1引言 近几年来，随着电子技术、数字技术和声楔材料等技术的发展，利用超声波脉冲测量流体流量的技术发展很快。基于不同原理，适用于不同场合的各种形式的超声波流量计已相继出现，其应用领域涉及到工农业、水利、水电等部门，正日趋成为测流工作的首选工具。 2超声波流量计的测量原理 超声波流量计常用的测量方法为传播速度差法、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法。其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量。 2.1时差法测量原理 时差法测量流体流量的原理如图1所示。它利用声波在流体中传播时因流体流动方向不同而传播速度不同的特点,测量它的顺流传播时间t1和逆流传播时间t2的差值,从而计算流体流动的速度和流量。 图1超声波流量计测流原理图 设静止流体中声速为c，流体流动速度为v，把一组换能器P1、P2与管渠轴线安装成θ角，换能器的距离为L。从P1到P2顺流发射时，声波传播时间t1为： 从P2到P1逆流发射时，声波的传播时间t2为： 一般c>>v，则时差为： 单声道测试系统只适用于小型渠道水位和流速变化不大的场合。大型渠道水面宽、水深大，其流速纵横变化也较大，须采用多声道超声波测流才能获得准确的流量值，见图2。应用公式(5)、(6)可测得流量Q。 以上各式中：d为垂直于水流方向上两换能器之间水平投影的距离，为声道数，S为两声道之间的过水断面面积。 图2多声道超声波流量计测流原理图 2.2多普勒法测量原理 多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。超声波发生器为一固定声源，随流体以同速度运动的固体颗粒与声源有相对运动，该固体颗粒可把入射的超声波反射回接收器。入射声波与反射声波之间的频率差就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以通过测量频率差就可以求得流速，进而可以得到流体流量，如图3。 超声波流量计正确使用规范 1、零流量的检查 当管道液体静止，而且周围无强磁场干扰、无强烈震动的情况下，表头显示为零，此时自动设置零点，消除零点飘移，运行时须做小信号切除，通常可流量小于满程流量的5%，自动切除。同时零点也可通过菜单进行调整。 2、仪表面板键盘操作 启动仪表运行前，首先要对参数进行有效设置，例如，使用单位制、安装方式、管道直径、管道壁厚、管道材料、管道粗糙度、流体类型、两探头间距、流速单位、小速度、大速度等。只有所有参数输入正确，仪表方可正确显示实际流量值 3、流量计的定期校验 为了保证流量计的准确度，要进行定期的校验，通常采用更高精度的便携式超声波流量计进行直接对比，利用所测数据进行计算:误差=(测量值-标准值)/标准值，利用计算的相对误差，修正系数，使得测量误差满足±2%的误差，即可满足计量要求。该操作简单方便，可有效提高计量的准确度。 使用过程中需注意事项： 1、当管道内流体方向是由下向上的时候，可以使用超声波流量计测量。如果液体流向是自上向下的，这个管道是不适合用超声波流量计测量流量数。 2、如测量的管径低于DN15，选择进口超声波流量计，目前国产 超声波流量计对于小管径测量，测量精度很难达到技术要求。当测量的介质为常温时，可选择国产超声波流量计，温度在120 ℃到200 ℃时，应选择进口超声波流量计。 3、测量管道比较老旧的工况，尽量使用单声层(Z法)方法安装探头，不要使用双声道和多声道(V、W法)。单声道更容易接收信号，不容易产生错误信号，能够保证高精度测量。 4、超声波流量计的传感器安装处和管壁反射处必须避开接口和焊缝。同时也要避免在水泵、大功率变频等即有强磁场和震动干扰处安装传感器，安装点上游距水泵应有30D以上的距离，保证流体充满管道。要有足够长的直管段，安装点上游直管段必须要大于等于10D(注：D=管段直径)，下游要大于5D。 5、超声波流量计的传感器安装处的管道衬里或污垢层不能太厚，否则会影响声音传播速度，进而影响测量精度。衬里、锈层与管壁间不能有间隙。对于锈蚀严重的管道，可先处理掉表面的锈层，保证声波正常传播。传感器工作面与管壁之间保持有足够的耦合剂，不能有空气和固体颗粒，以保证耦合良好。 6、测量前，要对管道的外周长(用卷尺)、壁厚(用测厚仪)、管道外壁的温度(表面温度测量仪)等进行测量，能够更利于超声波流量计的参数设定，使测量数据更加准确。当遇到管道有油漆或涂层的管道时候，可以先用角磨机或打磨机等设备处理管道表面图层，然后再用砂纸磨平，这样保证超声波流量计的流量传感器安装点光滑、平整，有利于探头与管道良性接触。 超声波流量计的研究与应用 发表时间：2017-11-24T14:18:34.903Z 来源：《防护工程》2017年第17期作者：宋皎 [导读] 超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术的发展才出现的一种非接触式仪表。 南京钢铁股份有限公司江苏南京 210031 摘要：超声波流量计属于一种应用在体积流量测试方面的设备。其具有几个方面的特点，设备并不需要插入到任何被测试流体之中，并不会对流体速度产生任何影响，更加不会影响流体压力，可以应用在任何液体之中，包括具有高粘度以及腐蚀性液体之中。非导电性等相关液体流量监测同样始终本流量计。基于上述中此类型优势，超声波流量计的实际发展进程较快，已经成为了当前最为常见的测试流量计类型。希望通过本研究能对未来超声波流量计的应用与发展提供借鉴和帮助。 关键词：超声波流量计；应用 引言 超声波流量计是近十几年来随着集成电路技术的发展才出现的一种非接触式仪表，适于测量不易接触、观察的流体以及大管径流量。使用超声波流量计，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在不影响生产管线运行的情况下进行，因而是一种理想的节能型流量计。 1影响超声波流量计量准确性的主要因素 1.1噪音 水质输气站场中由于气流速度快，弯头、阀门等各类阻流管件的存在，会产生一定的噪声，在计量装置设计和安装的时候已经充分考虑。但是现场因为工况条件的变化，如流量、压力和温度等，压缩机不同功率下的噪声震动等不能预见的各类因素产生的噪声仍然使超声波流量计在现场使用过程中受到噪声的影响。超声波流量计对降压元件产生的噪声尤其敏感，甚至有些低噪声阀门比调压阀对超声波流量计产生的影响还要大，这是因为采用了低噪声技术的阀门将噪音频率调整至人耳听力不敏感的高频范围（２０ｋＨｚ）以上，该频率范围恰好与超声波流量计超声频率重合，对超声波流量计造成较大影响。 1.2水质杂质 水质流过超声波流量计时，水、硫化铁粉末等杂质逐渐堆积在流量计表体管道内或超声波探头上，都会影响超声波流量计的准确度，附着在超声波探头表面的杂质缩短了超声波在管道内的传输时间，影响了超声波探头的敏感性，同时由于杂质的附着，计量撬的上游直管段表面粗糙度变化或整流板堵塞引起气体流态发生变化，从而影响流量计的准确度和稳定性。实验研究表明：脏污可对某些流量计流量输出带来0.3％或更大的偏差。 1.3气体组分 根据超声波流量计量系统工况流量与标况流量的转换公式可知，在水质贸易计量中需要利用压缩因子将水质的工况流量转换为标况流量，而工况下的压缩因子则需利用气体分析设备，如色谱分析仪等分析结果计算获得。气体组分检测是否准确及时，直接影响着超声波计量系统的计量准确性。在实际生产中，部分场站的气体分析设备未接入流量计算机，失去了气体分析设备的主要作用，同时在未配备气体分析设备的场站也存在着气体组分更新不及时现象，在多气源的计量站，影响更为明显。实验研究发现：由于输气干线组分变化造成超声流量计的标准参比条件下体积流量偏差最高可达0.6％。 2超声波流量计的应用 2.1多普勒法原则下的超声波流量计 多普勒法主要是一种应用了声学多普勒工作原理对流体实施测量的一种特殊方法。多普勒效应强调生源以及目标发生相对运动过程中，产生的频率上的改变情况。通过频率变化正比于运动目标和静止发射设备之间的相对速度完成判断。多谱勒式超声波流量计，只能用于测量含有适量能反射超声波信号的颗粒或气泡的流体。在确定超声波流量计的过程中，首先需要结合被测量流体实际情况与特质进行分析，完成初型判断，但是，涉及到所有厂家的多种技术特点，作为工程设计人员还应该进行综合判断，同时，还要考虑项目的统一性，价格因素等，最终选取合适的流量计类型。 2.2气体(时差)超声流量计 气体超声流量计是安装在流动气体管道上，通过检测气体流动时对超声束(或超声脉冲)的作用，以测量气体体积流量的仪表。随着我国长距离大口径输气管道的建设和发展，气体超声波流量计因其计量精度高、对管径的适应性强、非接触流体、使用方便、易于数字化管理等优于传统型流量计的特点，逐渐在我国水质管道计量中逐渐普及起来。 超声脉冲穿过管道如同渡船渡过河流。如果气体没有流动，声波将以相同速度向两个方向传播。当管道中的气体流速不为零时，沿气流方向顺流传播的脉冲将加快速度，而逆流传播的脉冲将减慢。因此，相对于没有气流的情况，顺流传播的时间t。将缩短，逆流传播的时间t。会增长，这两个传播时间都由电子部件进行测量。根据这两个传播时间，可以计算测得的流速。 超声波流量计的安装要求如下： （1）超声波流量计传感单元安装时需在管道停运状态完成，一般设计为两路支线分别切换进行安装； （2）测量仪表的传感单元尺寸必须与管输内外径相一，其误差应控制在±1%以内，以免安装产生偏差； （3）为了能够有效避免换能器声波表面受颗粒或空气干扰，超声波流量计传感单元最好选在与水平方向450的范围内安装，尽量避免干扰。此外，在水质含液较多的场合，气体超声波流量计及其计量管段的安装位置不应低于其上下游管道，使得水质中凝析出来的液体能够随气流被带走，不在气体超声波流量计处堆积，造成计量故障； （4）上下游应保证有必要的直管段，上游直管段最少10D，下游直管段至少为5D； （5）超声波流量计安装需要前后避开阻力构件如（弯头、阀门、变径处），如在垂直管道安装，其换能器的安装位需在上游弯管的弯轴平面内，以获得弯管流场畸变后较接近的平均值；超声波流量计原理
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