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從流量計誕生到現在為止,根據力學、熱學、聲學、電學、光學、原子物理學等不同原理研制出的不同用途的流量計種類繁多。

超聲波流量計和超聲流量計一樣,因儀表流通通道未設置任何阻礙件,均屬無阻礙流量計,是適于解決流量測量困難問題的一類流量計,特別在大口徑流量測量方面有較突出的優點,它是發展迅速的一類流量計之一。

超聲波流量計采用時差式測量原理:一個探頭發射信號穿過管壁、介質、另一側管壁后,被另一個探頭接收到,同時,第二個探頭同樣發射信號被第一個探頭接收到,由于受到介質流速的影響,二者存在時間差Δt,根據推算可以得出流速V和時間差Δt之間的換算關系V=(C2/2L)×Δt,進而可以得到流量值Q

超聲波流量計的選型:

為確保流量計正常投運,儀表選型至關重要。超聲波流量計根據換能器的安裝方法不同可分為外夾式超聲波流量計、插入式超聲波流量計和標準管段式超聲波流量計。超聲波流量計的選型主要是根據計量要求選擇適合的流量計。

外夾式超聲波流量計,優點:①外夾式超聲波流量計的換能器安裝在管道外面,不與被測流體直接接觸,不存在換能器腐蝕、粘結等問題;②測量時,在管道內部無任何測量部件,沒有壓力損失,不改變流體的流動狀態;③安裝簡單方便,管道不用切斷,不用開孔,安裝時不用停流;④可以便攜使用,便于對有懷疑的其他流量計進行比對。不足:①對管道條件要求較高,應確定管道材質、管道外徑、壁厚、襯里材質和厚度等;②測量精度相對低一些。

插入式超聲波流量計,優點:①安裝時不用停流,使用專用安裝工具在管道上開孔,換能器直接穿插在孔內;②與外夾式超聲波流量計相比,測量精度較高,不受管道銹蝕、結垢等的影響。不足:換能器直接與被測流體接觸,易被腐蝕、結晶造成儀表測量不準確。

標準管段式超聲波流量計,把換能器固定安裝在按照設計加工好的管段上,并且換能器直接與被測流體接觸。這種流量計能夠準確控制加工精度,同時可以精確測量管段的幾何尺寸,而且兩個換能器之間只有單一被測介質,所以測量準確度較高,但是,不足是安裝麻煩,需要斷流,割開管道安裝,而且對于大口徑管道定做價格較高,因此除非特殊要求一般不建議選用此種超聲波流量計。

測量點的選取:①測量點應盡量選擇距離上游10倍直徑、下游5倍直徑以內均勻直管段,以確保流體所需的流速分布;②流量計盡可能水平或垂直安裝,管內必須充滿流體,當換能器安裝在傾斜管道上時,不要裝在上部和底部,以免管道內的氣體或雜質進入測量聲道,應盡可能使換能器處于和水平面成45度角的范圍內;③對于外夾式超聲波流量計,測量點管道內壁不能有過厚結垢層,盡量選擇無結垢的管段且應具有良好的導聲性能。

換能器安裝方式:

①V法安裝

適用于管徑較小時,采用V法安裝擴大了聲程長度,增加了順逆向聲波傳播時間;

②Z法安裝

Z法安裝方式一般適用于DN200以上管道,使用Z法安裝時超聲波在管道中直接傳輸,沒有折射,信號衰耗小。

超聲波流量計的應用:

近年來,由于電子技術的進步,超聲波流量計發展很快,且日益完善,越來越顯示出其優越性。各種超聲波流量計已廣泛應用于工業生產、商業計量和水利檢測等方面,例如,在市政行業的原水、自來水、中水、污水的計量中,超聲波流量計具有大量程比,無壓損的特點,在保證測量準確度的同時提高了官網的輸水效率;在工業冷卻循環水的計量中,超聲波流量計實現了在線帶壓安裝和在線標定。

前景展望:

目前,供水企業大部分采用機械水表計量、現場定期人工抄表和巡檢的管理模式。然而這種模式存在著計量和管理上的弊端,機械水表的高始動流量、高壓損以及不可避免的自然磨損等因素導致計量失準; 人工定期抄表和巡檢不能及時發現和解決水表故障問題等。所以現在很多城市水司都在積極構建自己的能夠自動讀表、實時監控管理、正確計量、計算售水量的水資源信息管理系統。

根據對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關法、空間濾法及噪聲法等。

綜上,超聲波流量計在選型時必須綜合考慮準確度、安裝條件、現場環境等,選擇適合的流量計。

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