超声波流量计特点及常见故障的诊断分析

超声波流量计和电磁流量计特点及区别比较分析

[摘要]随着仪器仪表行业的不断发展，越来越多类型的流量计在逐步问世，他们各有各的优势也各有各的缺憾，本文简单的介绍电磁流量计与超声波流量计的优缺点、及主要区别。

【关键词】超声波流量计;电磁流量计;特点;区别

一、电磁流量计

1、优点

（1）电磁流量计可用来测量工业导电液体或浆液。

（2）无压力损失。

（3）测量范围大，电磁流量变送器的口径从2.5ｍｍ到2.6ｍ。

（4）电磁流量计测量被测流体工作状态下的体积流量，测量原理中不涉及流体的温度、压力、密度和粘度的影响。

2、缺点

（1）电磁流量计的应用有一定局限性，它只能测量导电介质的液体流量，不能测量非导电介质的流量，例如气体和水处理较好的供热用水。另外在高温条件下其衬里需考虑。

（2）电磁流量计是通过测量导电液体的速度确定工作状态下的体积流量。按照计量要求，对于液态介质，应测量质量流量，测量介质流量应涉及到流体的密度，不同流体介质具有不同的密度，而且随温度变化。如果电磁流量计转换器不考虑流体密度，仅给出常温状态下的体积流量是不合适的。

（3）供水管道结垢或磨损改变内径尺寸，将影响原定的流量值，造成测量误差。如100ｍｍ口径仪表内径变化1ｍｍ会带来约2％附加误差。

（4）变送器的测量信号为很小的毫伏级电势信号，除流量信号外，还夹杂一些与流量无关的信号，如同相电压、正交电压及共模电压等。为了准确测量流量，必须消除各种干扰信号，有效放大流量信号。应该提高流量转换器的性能，最好采用微处理机型的转换器，用它来控制励磁电压，按被测流体性质选择励磁方式和频率，可以排除同相干扰和正交干扰。但改进的仪表结构复杂，成本较高。

二、超声波流量计

1、优点

（1）超声波流量计是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。它不会改变流体的流动状态，不会产生压力损失，且便于安装。

（2）可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。

濮阳卓奥石油科技有限公司

GE超声波流量计故障及检修

1 超声波流量计原理简介

超声波流量计是非接触式仪表，适于测量不易接触和观察的 流体以及大管径流量。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不影响生产管线运行，因而是一种理想的节能型流量计。

2 超声波流量计在普光采气厂应用中出现的问题：

1）故障1：变送器显示屏不显示，由于集成卡件到显示屏的一根传输线断；

2）故障2：换能器位置松动或缺少耦合剂，其中微调调整换能器位置3次，加耦合剂一次；

3）故障3：现场流量显示负值，原因为探头接线反，将探头信号线互换后，显示正常；

4）故障4：变送器显示屏出现条格状，输出信号不正常，原因为电源板坏；

3 常见问题的解决方案

3.1 GE超声波的故障代码：

E0：无错误 E1：信号太低 E2：声速错误

E3：流速超出范围 E4：信号质量太差 E5：流速变化太大

3.2 换能器位置松动或缺少耦合剂 此问题应该是超声波流量计最容易出现的问题，随着时间的增加故障率会越来越多。解决方法很简单，一个人看着表头信号强度，另一个人将换能器在计算出来的安装位置微调，达到使用条件的信号即可。 信号强度 ： 濮阳卓奥石油科技有限公司

50~55 55~60 60~65 65~75 75~99 0 100

不稳定 低

可以接受 好 非常好 饱和

分辨率降低 电缆线

开路 控制器

故障

3.3 现场流量显示负值，探头接线反 此问题出现在开工初期，DCS显示值为零，现场检查表头显示有量但为负值，将两根换能器的信号电缆互换重接后正常。

3.4 变送器显示屏出现条格状，输出信号不正常 首先是以为液晶显示屏出现故障，但是打开变送器后闻到明显的焦糊味，经检查发现电源板的电感出现问题。更换电源板后仪表恢复正常。

3.6 变送器显示屏不显示 经检查是由于集成卡件到显示屏的一根传输线断，这是由于这根细小的传输线过于靠近变送器前盖，在旋转盖子的情况下很容易由于作业人员的疏忽而压断这根传输线。我们用电烙铁重新焊接后显示正常。

超声波流量计计量不精确的四大原因

超声波流量计计量不精确的原因主要有以下几个方面：

1、上下游直管段对超声波流量计测量准确度的影响。标定系数K是雷诺数的函数，流体从层流过度到紊流，流速分布不均匀，标定系数K将产生较大的变化，引起测量准确度下降。根据使用要求，超声波流量计换能器应安装在上游直管段为10D，下游直管段为5D的位置，对于上游存在泵、阀等设备时直管段的长度，要求“距离紊流、震动、热源、噪音源和射线源越远越好”。如果超声波流量计换能器安装位置的上游有泵、阀等设备，要求直管段为30D以上。因此，直管段长度是保证测量准确度的主要因素。

2、管道参数设备对超声波流量计测量准确度的影响。管道参数设置准确与否，与测量准确度关系密切。如果管道材质及尺寸的设置与实际不相符，将使理论管道流通截面积与实际流通截面积产生误差，导致最终结果不准确。另外，超声波流量计换能器之间的发射间距是根据流体(声速、动力粘度)、管道(材质和尺寸)、换能器的安装方式等各种参数综合运算的结果，换能器的安装距离产生偏差，也会引起大的测量误差。其中管道内经的设置和安装距离对测量准确度影响比较突出。据有关资料显示，若管道内经误差±1%，则引起约±3%的流量误差;若安装距离误差±1mm将产生±1%以内的流量误差。可见，只有正确的设置管道参数，超声波流量计才能安装准确，减少管道参数对测量准确度的影响。

3、超声波流量计换能器安装位置对测量准确度的影响。换能器的安装有反射式和直射式两种方式。如利用直射式安装声速行程短，可增强信号强度。

4、耦合剂对测量准确度的影响。为保证和管道充分接触，安装换能器时需要往管道表面均匀的涂一层耦合剂，一般厚度为(2mm—3mm)。将耦合剂内的气泡和颗粒剂出来，使换能器的发射面紧密贴在管壁上。测量循环水的流量计多安装在水井中，环境潮湿，有时会被水淹，如果选用一般的耦合剂，在短时间内便会失效，影响测量准确度。因此，必须选用特制的防水耦合剂，耦合剂应在有效期内使用，一般为18个月。为保证超声波流量计测量准确度，每18个月应该重新安装换能器，并更换耦合剂。

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超声波流量计的日常维护

针对超声波流量计而言，一般间隔6-12个月进行一次维护即可，具体时间则需要结合实际情况确定。

1、检查零流量

如果管道中的液体处于静止状态，并且附近没有强振和磁场干扰，则此时表头会显示出0，在运行过程中应该将小信号切除，一般流量在满程流量5 % 以下时就会自动切除。

2、仪表设置

在启动超声波流量计开始运作之前，应该先完成相关参数的设置，包括：使用单位制、管道直径、流体类型等。必须要保障全部参数准确输入后，仪表才可以显示出具体的流量值。

3、定期校验

为了确保超声波流量计精度达到规定要求，必须要定期做好校验工作，一般可以应用便携式流量计做比对分析，然后再结合所测数据完成计算，结果符合要求即可。

4、定期维护

针对外贴超声波流量计而言，在完成安装后一般不会出现漏水、水压损失等问题，只需要定期对换能器进行检查，确保其没有松动即可，而插入式流量计则需要对其探头上的水垢或其他杂质进行有效的清理。针对一体式流量计，除了要检查其与管道的法兰连接外，还需要控制好现场的湿度、温度等因素，防止对电子部件造成不良影响。