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    浅析多通道超声波流量计的测量原理及安装要求

    发表时间:2016-08-21   点击次数:  技术支持:15601403222
      超声波流量计用于流体的流量测量已经逐渐在测量领域流行起来,与传统的流量仪表相比其计量精度更高,对各种管径的适应性更强、无无须接触介质、方便使用、方便维护、因其具有强大的通讯能力,更易于进行数字化的管理。最近几年,伴随着电子科技的进步与电子元器件产品生产成本与采购成本的进一步下降,让超声波流量计的生产制造成本也大大降低,以前昂贵的超声波流量计已走入普通仪表采购领域中。超声波流量计的测量有单声道与多声道之分,单声道超声波流量计价格更经济主,能够适应绝大部分的测量要求,但对于一些高端的测量要求则有点力不从心了。因此如何通过多通道来增强测量的精度和更多的适应性则应运而生,已成为近年来流量测量的一个研究热点,许多流量计都在原有技术的基础上向多通道测量改进,采用多通道测量有以下两个原因:延长声程和确定截面流速分布。本文对于多通道测量技术的测量原理和安装要求作简要分析。
      1、多通道测量超声波流量计测量原理
      1.1时差法超声波流量计测量原理
      当超声波束在液体中传播时,液体的流动将使传播时间产生微小变化,并且其传播时间的变化正比于液体的流速。。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。其原理图如图1所示:
      常用单声道的时差法超声波流量计是以超声波的时间差方法为基础。利用超声波脉冲在通过液体顺逆两方向上传播速度之差,来求圆管内液体的流量,其关系表达式如下:
      通过时间指标:
      与系数Kh相乘,得到体积流量:
      1.2以确定截面流速分布为目的的多通道测量
      流体的流态可以分为层流和紊流两种,而单声道测量求出的是声路上的平均线速度,为了求出流量,仅知道这个平均速度是不够的,必须知道流速在横截面上的分布曲线,为此可以在管壁上安装多对换能器,每对换能器声束所在平面与管道轴线相互平行,且每对换能器的测量原理和前面所述的单通道基本相同,利用每个声道测得的数据近似求出横截面上的分布曲线,进而求出平均面速度和流量。如图2所示是一个3声道测量的例子:
      1.3延长声程和确定流速分布相结合的多通道测量
      以2声道测量为例子,其声道从管道截面和侧面上看如图3所示:
      图中的4个超声波探头都安装在过轴线的同一个平面上,管道同侧的2个探头一个方向向上一个向下,每一路超声波都是经过管壁的的两次反射回到同侧的探头,这样不仅可以延长声程,而且可以得到两个声道测量的平均值,使测量更准确,为了更精确地确定流速分布,还可以采用4声道5声道等。
      目前已经投入应用的多通道超声波流量计中,以确定截面流速分布为目的的多通道测量的通道数量最大可达到9个,再加上精确的数学分析,如插值法等,其测量精度可以达到≤±0.1~0.2% 。
      2、超声波流量计安装建议
      超声波流量计的一般安装条件应该满足某几个原则,即保证设备的可靠性,精确性,可重复性和长期的稳定性。管线内的气体或固体被限制到最小以避免流量计产生错误。事实上,气泡或者固体颗粒影响超声波在管道中传输,仪表会产生不可靠的数据。由于管线比较长,压力损失几乎不存在,不会产生憋压现象,气相的转换也可以避免。
      2.1安装环境的要求
      2.1.1环境温度:高寒、高热环境既有可能缩短仪表的使用寿命,更有可能损害仪表的测量性能,因此,任何测量仪表都会对外界环境温度的适应能力做出自身的具体规定。在某些特殊情况下(比如,被测介质与外界环境之间的温差较大并且测试流量较低),为预防外界环境温度对测量结果造成的附加影响,建议对仪表及其上下游的测量管加装遮雨防晒设施或者采取必要的隔热保温措施。
      2.1.2振动:超声波流量计虽然在出厂前都经过了严格的机械振动试验,但是作为一种精密的测量仪表,如果长期在靠近振动源或具有振动的环境中使用,其测量性能及寿命都有可能受到严重的影响。因此,唯一的方法就是远离或消除振动。
      2.1.3电气噪声:超声波流量计作为一种以微电技术为基础的高精度测量设备,虽然其本身具有一定的抗外界电磁和电子干扰的能力,但是安装现场往往复杂多变,如果不对使用环境中的“电气噪声”提出要求,那么在设计和安装时就有可能由于疏忽将其置于电磁场合电子干扰环境之中,比如变压器或固定的无线通讯场所附近,仪表测量的准确性及工作的可靠性就因此可能受到影响。
      2.2安装管段的要求
      2.2.1上游收敛; 2.2.2上游单束; 2.2.3上游分散。
      2.3安装注意事项
      在管道上安装设备时,应核对:
      a.流量计上游是否清洁 b.法兰和接口是否一致
      c.法兰的紧固是否对上下游的管线产生过多的影响
      d.电气连接位置是否妥当 e.防爆保护满足需求
      f.如安装在危险区域,电源和仪表电缆应该满足电气规范。
    (本文由润中仪表科技整理发布,如您在使用仪表的过程中遇到任何问题,都可以致电我司的全国销售服务热线:4000-388-535,我们会有专业人员为您答疑解惑)

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