TDS-100系列超聲波流量計的選型及使用指南

    近幾年來，隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快，基于不同原理，適用于不同場合的各種型式的超聲波流量計得到了廣泛應(yīng)用，同時也對廣大用戶提出如何認識超聲波流量計、怎樣選擇合適的類型，使用中應(yīng)注意些什么問題等一系列問題，本文綜合國內(nèi)超聲波流量計目前的發(fā)展情況及多年應(yīng)用的實踐，對上述問題進行了些探討。

　　超聲波流量計是近代發(fā)展起來的一種新型測量流量的儀表，只要能傳播聲音的流體均可以用超聲波流量計測量；超聲波流量計可以測量高粘度液體、非導(dǎo)電性液體或氣體的流量，其測量流速的原理是：超聲波在流體中的傳播速度會隨被測流體流速而變化。

　　超聲波流量計一般不作結(jié)算計量儀表使用，對于現(xiàn)場計量點損壞生產(chǎn)不能停機更換，又需要檢測參數(shù)指導(dǎo)生產(chǎn)的情況也往往用到超聲波流量計。超聲波流量計zui大勢是用于大口徑流量測量（管徑大于2米），即使有些結(jié)算用計量點，經(jīng)過使用雙方認可，選用精度高的超聲波流量計，可以節(jié)約成本，并減少維護量。

　　超聲波流量計的選型及應(yīng)用

　　摘要超聲波流量計是一種利用超聲波脈沖來測量流體流量的速度式流量儀表，它從80年代開始進入我國工業(yè)生產(chǎn)和計量領(lǐng)域，并在90年代得到迅速發(fā)展。文章對我佃國內(nèi)市場上出現(xiàn)了各類超聲波流量進行了深入研究分析，結(jié)合多年的實際應(yīng)用經(jīng)驗，系統(tǒng)闡述了超聲波流量計的分類方法；從儀表性能、被測介質(zhì)經(jīng)濟性，實用性等方面總結(jié)了選用超聲波流量的原則，并對應(yīng)用中如何選位、安裝、維護提出具體建議，為用戶合理選擇和應(yīng)用超聲波流量計提供了一些可以借鑒的經(jīng)驗和方法。

　　關(guān)鍵詞超聲流量計；換能器；時差式；安裝方式

　　近幾年來，隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快，基于不同原理，適用于不同場合的各種型式的超聲波流量計得到了廣泛應(yīng)用，同時也對廣大用戶提出如何認識超聲波流量計、怎樣選擇合適的類型，使用中應(yīng)注意些什么問題等一系列問題，本文綜合國內(nèi)超聲波流量計目前的發(fā)展情況及多年應(yīng)用的實踐，對上述問題進行了些探討。

　　1 超聲波流量計的分類

　　超聲波流量計的各類很多，依照不同的分類方法，可以分為不同類型的超聲波流量計。

　　1.1多譜勒式超聲波流量計

　　換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號，經(jīng)過管道內(nèi)液體中的懸浮顆?；驓馀莺?，頻率發(fā)生偏移，以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。

　　當管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后，c、f1、θ即為常數(shù)，流體流速和多譜勒頻移成正比，通過測量頻移就可得到流體流速，進而求得流體流量。

　　1.2時差式超聲波流量計

　　時差式超聲波流量計是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時間差與流體流速成正比這一原理來測量流體流量的。

　　2 區(qū)別

　　根據(jù)超聲波流量計使用場合不同，可以分為固定式超聲波流量計和便攜式超聲波流量計。

　　2.1這兩類超聲波流量計的主要區(qū)別

　?。?）適用的場合不同

　　固定式超聲波流量計用于安裝在某一固定位置，對某一特定管道內(nèi)流體的流量進行長期不間斷的計量；便攜式超聲波流量計具有很大的機動性，主要用于對不同管道的流體流量作臨時性測量。

　　（2）供電方式不同

　　固定式超聲波流量計要求長期連續(xù)運行，所以要使用220V交流電源，便攜式超聲波流量計既可以使用現(xiàn)場的交流電源，也備有內(nèi)置充電電池，可以連續(xù)工作5～10h［小時］，大大方便了不同場合臨時性流量測量的需要。

　?。?）部分功能不同

　　因定式超聲波流量計，通常都有4-20mA信號輸出等功能，供遠傳顯示使用，但其內(nèi)部只能存貯一條管道的參數(shù)；便攜式超聲波流量計只是為了現(xiàn)場查看當時流量和短時間內(nèi)的累計流量，故一般無輸出信號功能，但為了方便測量不同管道流量，它具有豐富的貯存功能，可以同時存貯數(shù)十條不同管道的參數(shù)，供隨時調(diào)出使用。

　　2.2換能器供電方式不同

　　可以分為外貼式、插入式、管段式三種超聲波流量計。

　　（1）外貼式

　　外貼式超聲波流量計是生產(chǎn)zui早，用戶zui熟悉且應(yīng)用zui廣泛的超聲波流量計，安裝換能器無需管道斷流，即貼即用，它充分體現(xiàn)了超聲波流量計安裝簡單、使用方便的特點。

　?。?）管段式

　　某些管道因材質(zhì)疏、導(dǎo)聲不良，或者銹蝕嚴重，襯里和管道內(nèi)空間有間隙等原因，導(dǎo)致超聲波信號衰減嚴重，用外貼式超聲波流量計無法正常測量，所以產(chǎn)生了管段式超聲波流量計。

　　管段式超聲波流量計把換能器和測量管組成一體，解決了外貼式流量計在測量中的一個難題。而且測量精度也比其它超聲波流量計要高，但同時也犧牲了外貼式超聲波流量計不斷流安裝這一點，要求切開管道安裝換能器。

　?。?）插入式

　　插入式超聲波流量計介于上述二者中間。在安裝上可以不斷流，利用專門工具在有水的管道上打孔，把換能器插入管道內(nèi)，完成安裝。由于換能器在管道內(nèi)，其信號的發(fā)射、接受只經(jīng)過被測介質(zhì)，而不經(jīng)過管壁和襯里，所以其測量不受管質(zhì)和管襯材料限制。

　　
　　4 超聲波流量計的應(yīng)用

　　超聲波流量計在應(yīng)用中，需要注意以下幾個方面的問題：

　　4.1正確選擇

　　這是超聲波流量計能夠正常工作的基礎(chǔ)。如果選型不當，或會造成流量無法測量，或者用戶使用不做便等后果。具體選型原則，前面已做了詳細的介紹。

　　4.2合理安裝

　　換能器安裝不合理是超聲波流量計不能正常工作的主要原因。安裝換能器需要考慮位置的確定和方式的選擇兩個問題。確定位置時除保證足夠的上、下游直管段外，尤其要注意換能器盡量避開有變頻調(diào)速囂、電焊機等污染電源的場合。在安裝方式上，主要有對貼安裝方式和V方式、Z方式三種。多譜勒式超聲波流量計采用對貼式安裝方式，時差式超聲波流量計采用V方式和Z方式，通常情況下，管徑小于300mm時，采用V方式安裝，管徑大于200mm時，采用Z方式安裝。對于即可以用V方式安裝又可以方式安裝的換能器，盡量選用Z方式。實踐表明，Z方式安裝的換能器超聲波信號強度高，測量的穩(wěn)定性也好。

　　4.3及時核校

　　對于現(xiàn)場安裝固定式超聲波流量計數(shù)量大、范圍廣的用戶，可以配備一臺同類型的便攜式超聲波流量計，用于核校現(xiàn)場儀表的情況。一是堅持一裝一校，即對每一臺新裝超聲波流量計在安裝調(diào)試時進行核校，確保選位好、安裝好、測量；二是對在線運行的超聲波流量計發(fā)生流量突變時，要利用便攜式超聲波流量計進行及時核校，查清流量突變的原因，弄清楚是儀表發(fā)生故障還是流量確實發(fā)生了變化。

　　4.4定期維護

　　與其他流量儀表相比，超聲波流量計的維護量是比較小的。對于外貼換能器超聲波流量計，安裝以后無水壓損失，無潛在漏水，只需定期檢查換能器是否松動，與管道之間的粘合劑是否良好即可；插入式超聲波流量計，要定期清理探頭上沉積的雜質(zhì)、水垢等有無漏水現(xiàn)象；如果是一體式超聲波流量計，要檢查流量計與管道之間的法蘭鏈接是否良好，并考慮現(xiàn)場溫度和濕度對其電子部件的影響，等待。定期維護可以確保超聲波流量計的長期穩(wěn)定運行。

　　超聲波流量計使用中注意事項

　　1、瞬時流量計波動大？

　　A、信號強度波動大；B、本身測量流體波動大；

　　解決方法：調(diào)整好探頭位置，提高信號強度（保持在3%以上）保證信號強度穩(wěn)定，如本身流體波動大，則位置不好，重新選點，確保*D后5D的工況要求。

　　2、外夾式流量計信號低？

　　管徑過大，管道結(jié)垢嚴重，或選擇安裝方式不對。

　　解決方法：對于管徑過大、結(jié)垢嚴重，建議采用插入式探頭，或選擇“Z”型安裝方式。

　　3、插入式探頭使用一段時間后信號降低？

　　可能探頭發(fā)生偏移或探頭表面水垢厚。

　　解決方法：重新調(diào)整探頭位置，清冼探頭發(fā)射面。

　　4、開機無顯示

　　檢查電源屬性是否與儀表的額定值相對應(yīng)，保險絲是否燒斷，如以上問題不薦在，對建議把儀器發(fā)回我司由專業(yè)技術(shù)人員檢查。

　　5、開機后儀表僅有背光，無任何字符顯示

　　此情況一般為程序芯片失，建議把儀器發(fā)回我司進行處理。

　　6、儀表在現(xiàn)場強干擾下無法使用？

　　供電電源波動范圍較大，周圍有變頻器或強磁場干擾，接地線不正確。

　　解決方法：給儀表提供穩(wěn)定的供電電源，儀表安裝遠離變頻器和強磁場干擾，有良好的接地線。

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