超声流量计的原理及设计
?今天为大家介绍一项国家发明授权专利——超声流量计。该专利由恩德斯+豪斯流量技术股份有限公司申请,并于2016年8月17日获得授权公告。?
?内容说明
?本发明涉及一种超声流量测量装置,其包括具有直测量管轴线的测量管、用于在第一信号路径上发射声信号的发射器、用于在第一信号路径上接收声信号的接收器和至少一个第一反射面,在每种情况中,在第一信号路径上声信号在第一反射面被反射至少一次,其中入射到第一反射面的声信号和在第一反射面被反射的声信号沿着第一信号路径的直分段行进。
?发明背景
?超声流量测量装置广泛应用于过程和自动化技术中。它们可以很容易地确定管道中的体积流量和/或质量流量。
?已知的超声流量测量装置通常根据行程时间差原理进行工作。超声波利用所谓超声换能器生成,并被相应地接收。为此,超声换能器被牢固设置在相
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。
超声波热量表的施工安装要点及相关技术要求 超声波流量传感器是通过波在介质中的传输速度在顺水流和逆水流方向的差异,而求出介质流速的方法来测量流量。按传感器水流通道方式,超声波流量传感器分单通道式和U 形管式。 超声波式热量表选用主要控制参数为:公称直径DN、常用流量、最大流量、最小流量、额定压力、最大压力损失、温度范围、温差范围等。超声波热量表的初期投资相对较高,仪表的流量传感器具有精度高、压损小、不易堵塞等特点,但流量传感器的管壁锈蚀程度、水中杂质含量、管道振动等因素将影响流量计的精度。 超声波热量表施工安装要点 1. 当使用分体式热量表时,积分仪与流量传感器的距离不宜超过10M。 2. 气泡对准确测量干扰很大,不能安装在管道最高处。 3.安装时远离交流电和高频输射源,避开高温辐射源、阳光直射。 流量传感器的安装 1) 热量表的流量传感器必须安装在一次网的供水管道上。 2) 热量表的流量传感器应安装在直径等于其公称直径的管道上,并且在前、后端分别留有规定长度的直管段(以厂家产品技术说明书为准,一般表前为公称直径10倍的直管段,表后为公称直径5倍的直管段,直管段范围内无其它任何测温、测压、过滤器、阀门等元件)。 3) 在安装流量传感器时应考虑留出便于读数和维修的空间,强烈建议在表体下游满足直管段后安装管道伸缩器,便于热量表的安装及校验。 4) 安装时必须按照流量计管段上水流指示箭头方向安装,并建议在流量传感器前后安装阀门,便于检修。 5) 热量表可以水平、垂直安装,但水平安装时两换能器应在同一水平面上,防止供水沉淀后的淤泥沉积于低处换能器影响信号传输,垂直安装时水流方向必须为从下而上;流量传感器前端应安装过滤器(必须满足表体的前直管段要求)。 温度传感器的安装 1)温度传感器必须安装在流量传感器规定的直管段以外;安装温度传感器管道处的水温须均匀。在安装与流量传感器处于同一根管上(供水管或回水管)的温度传感器时,最好将它安装在流量传感器的后端(下游)。 2)温度传感器不宜安装在管道较高的位置上(可能不充满液体),安装时要与管道中心轴面相垂直。 3)确定温度传感器插入管道的长度,应以使其中热敏元件位于管道中心并偏下的位置为原则。 4)在不影响热计量精度的前提下,建议在同一管道上安装双金属玻璃温度计或其它现场温度计。 热量积分仪的安装 1)积分仪所处位置的环境温度不能超过生产厂家标明的使用环境温度范围。
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)
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)、
. 超声波流量计检修规程GE 进入主菜单,屏幕会显示ESC、ENTER、:进入菜单5秒内依次按ESCglobal(通道)或enter进入编程菜单,会显示channel program(编程),按(公共)可通过左右键选择需要进入的菜单菜单,通过左右键至画面显示channel单位设置:通过以上操作进入进入,可选择需要的单位。system,按enter进入主菜单,用左右键至显示、、ENTERESC管道参数设置:ESC进入,左右channel菜单,按enterprogram,按enter进入,用左右键至显示(探头型号),enter进入,显 示transducer number键至画面显示pipe,按(管道外径),输入管道外enter,显示pipe OD通过上下、左右键输入**,按,按pipe wall thickness,输入管道壁厚***mm径***mm,按enter,显示,)*内径,显示path length P(P值:即两个探头之间的直线距离,P=√2enter***mm,按enter,显示输入Axial length L(L值:两探头在流体方向上的轴向离,L=内径),输入***mm,按enter,显示fluid type(流体类型),通过左右键选择流体,按enter,至显示reynolds correction,按左右键选择active,按enter,至显示calibration factor(校正因子),按enter返回channel菜单。以上设置好运行正常后一般不用更改。 4-20mA输入设置:ESC、ENTER、ESC进入主菜单,用左右键至显示program, 按enter进入,用左右键至显示global菜单,按enter进入,左右键至显示I/O(输入/输出),按enter进入,用左右键至显示option,按enter进入,显示slot0,按enter进入,用左右键选择4-20mA,按enter,显示measurement parameter,用左右键选择volume(瞬时流量),按enter,输入4mA和20mA对应量程。 屏幕显示设置:ESC、ENTER、ESC进入主菜单,用左右键至显示program,按enter进入,用左右键至显示global菜单,按enter进入,左右键至显示LCD,按enter进入,显示#of LCD parameter(显示参数数量),一般选择4个参数,按enter,通过左右键来分别选择4个想显示在住界面的参数,一般都选择瞬时流量volume、累积流量total+、声速soundspeed、信号强度signal strength up或signal strength down(两个值基本相同)。 6、维护及故障处理 GE XMT868I维护量非常低,常规维护为6-12月一次:检查探头端面,添加耦 合剂,具体时间间隔根据现场情况定。 故障代码:E0:无故障 E1:信号太低(检查参数设置,检查连接电缆,检查探头是否清洁) E2:声速错误(检查安装情况,检查参数设置) .
NO:10-01005 LF-UF200型管段式 双声道超声波流量计 使用说明书 大连罗孚精工仪表有限公司
1 概述 (3) 1.1 LF-UF200产品简介 (3) 1.2 LF-UF200参数 (3) 2 UF200安装 (4) 2.1 安装准备 (4) 2.2 接线说明 (4) 3 PT-SCAN软件操作 (5) 3.1 PT-SCAN 软件安装 (5) 3.2 PT-SCAN 主功能菜单 (6) 3.3 安装配置功能(SETUP) (7) 3.4 流量输出设置功能(FLOW CONFIG) (9) 3.5 流量计校准功能(CALIBRATION) (10) 3.6 监控功能(MONITOR) (12) 3.7 嵌入式软件升级 (13) 4 LF-UF200面板操作 (14) 4.1-UF200面板构成 (14) 4.2 密码输入 (16) 4.3 参数设置 (16) 4.3.1 F-cFG(流量配置) (17) 4.3.2 SEtUP(快速配置) (17) 4.3.3 StAtE(运行状态) (18) 4.4 快速使用指南 (18) 4.4.1 使用键盘 (18) 4.4.2 使用PT-SCAN软件 (19) 4.5 LF-UF200输出校正 (19) 5 UF200通讯 (20) 5.1 LF-UF200通讯协议 (20) 5.2 MODBUS通讯地址表 (21) 6 UF200仪表维护及检修 (23) 6.1 正常维护 (23) 6.2 异常情况诊断和排除 (23) 6.3 技术支持与售后服务 (24) 6.4 LF-UF200的保修说明 (24) 附录 (25) A 常用液体性质表 (25) B 水温声速表 (30)
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
超声波热量表的施工安装要点及相关技术要求标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
超声波热量表的施工安装要点及相关技术要求超声波流量传感器是通过波在介质中的传输速度在顺水流和逆水流方向的差异,而求出介质流速的方法来测量流量。按传感器水流通道方式,超声波流量传感器分单通道式和U 形管式。 超声波式热量表选用主要控制参数为:公称直径DN、常用流量、最大流量、最小流量、额定压力、最大压力损失、温度范围、温差范围等。超声波热量表的初期投资相对较高,仪表的流量传感器具有精度高、压损小、不易堵塞等特点,但流量传感器的管壁锈蚀程度、水中杂质含量、管道振动等因素将影响流量计的精度。 超声波热量表施工安装要点 1. 当使用分体式热量表时,积分仪与流量传感器的距离不宜超过10M。 2. 气泡对准确测量干扰很大,不能安装在管道最高处。 3.安装时远离交流电和高频输射源,避开高温辐射源、阳光直射。 流量传感器的安装 1) 热量表的流量传感器必须安装在一次网的供水管道上。 2) 热量表的流量传感器应安装在直径等于其公称直径的管道上,并且在前、后端分别留有规定长度的直管段(以厂家产品技术说明书为准,一般表前为公称直径10倍的直管段,表后为公称直径5倍的直管段,直管段范围内无其它任何测温、测压、过滤器、阀门等元件)。
3) 在安装流量传感器时应考虑留出便于读数和维修的空间,强烈建议在表体下游满足直管段后安装管道伸缩器,便于热量表的安装及校验。 4) 安装时必须按照流量计管段上水流指示箭头方向安装,并建议在流量传感器前后安装阀门,便于检修。 5) 热量表可以水平、垂直安装,但水平安装时两换能器应在同一水平面上,防止供水沉淀后的淤泥沉积于低处换能器影响信号传输,垂直安装时水流方向必须为从下而上;流量传感器前端应安装过滤器(必须满足表体的前直管段要求)。 温度传感器的安装 1)温度传感器必须安装在流量传感器规定的直管段以外;安装温度传感器管道处的水温须均匀。在安装与流量传感器处于同一根管上(供水管或回水管)的温度传感器时,最好将它安装在流量传感器的后端(下游)。 2)温度传感器不宜安装在管道较高的位置上(可能不充满液体),安装时要与管道中心轴面相垂直。 3)确定温度传感器插入管道的长度,应以使其中热敏元件位于管道中心并偏下的位置为原则。 4)在不影响热计量精度的前提下,建议在同一管道上安装双金属玻璃温度计或其它现场温度计。 热量积分仪的安装 1)积分仪所处位置的环境温度不能超过生产厂家标明的使用环境温度范围。