1、超聲波流量計工作原理
超聲波流量計由超聲波換能器、電子線(xiàn)路及流量顯示和累積系統3部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉換為超聲波能量,并將其發(fā)射到被測流體中,超聲波通過(guò)在流體中傳播傳輸到接收收器,接收器接收到的超聲波信號可以檢測出流體的流速,經(jīng)電子線(xiàn)路放大并轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現了流量的檢測和顯示。超聲波流量計常用壓電換能器。它利用壓電材料的壓電效應,采用適出的發(fā)射電路把電能加到發(fā)射換能器的壓電元件上,使其產(chǎn)生超聲波振動(dòng)。超聲波以某一角度射入流體中傳播,然后由接收換能器接收,并經(jīng)壓電元件變?yōu)殡娔?,以便檢測。發(fā)射換能器利用壓電元件的逆壓電效應,而接收換能器則是利用壓電效應。
超聲波流量計按測量原理分類(lèi)有: 傳播速度差法、多普勒效應法、波束偏移法、相關(guān)法、噪聲法等等。由于傳播速度差法克服了聲波隨流體溫度變化帶來(lái)的誤差,準確度較高,所以被廣泛采用。傳播速度差法又分為:Z法(透過(guò)法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
按安裝方式分類(lèi)有:外夾式、插入式、管段式、便攜式。便攜式超聲波流量計主要用于對已安裝的其他流量計進(jìn)行校對。
2、超聲波流量計優(yōu)點(diǎn)
(1)超聲波流量計是一種非接觸式測量?jì)x表,可用來(lái)測量不易接觸、不易觀(guān)察的流體流量和大管徑流量。它不會(huì )改變流體的流動(dòng)狀態(tài),不會(huì )產(chǎn)生壓力損失,且便于安裝。
(2)可以測量強腐蝕性介質(zhì)和非導電介質(zhì)的流量。
(3)超聲波流量計的測量范圍寬,測量口徑范圍從2cm~6.5m。
(4)超聲波流量計可以測量各種液體和污水流量。
(5)超聲波流量計測量的體積流量不受被測流體的溫度、壓力、粘度及密度等熱物性參數的影響??梢宰龀晒潭ㄊ胶捅銛y式兩種形式。
(6)插入式和外夾式超聲流量計可不停產(chǎn)安裝和維護,無(wú)需切斷工藝管道。
(7)成本相對較低。
3、超聲波流量計缺點(diǎn)
(1)超聲波流量計的溫度測量范圍不高,一般只能測量溫度低于200℃的流體。
(2)抗干擾能力差。易受氣泡、結垢、泵及其它聲源混入的超聲雜音干擾、影響測量精度。
(3)直管段要求嚴格,為前10D,后5D,離泵30D的距離(D為管道內直徑)。否則離散性差,測量精度差。
(4)安裝的不確定性,會(huì )給流量測量帶來(lái)較大誤差。
(5)測量管道因結垢,會(huì )嚴重影響測量準確度,帶來(lái)顯著(zhù)的測量誤差,甚至在嚴重時(shí)儀表無(wú)流量顯示。
(6)可靠性、精度等級不高(一般為1.5~2.5級左右) ,重復性差。超聲波流量計是通過(guò)測量流體速度再乘以管道內截面積來(lái)確定流量。而該流量計無(wú)法直接測量?jì)葟胶凸艿缊A度,只能根據外徑、壁厚按標準圓估算截面積,由此帶來(lái)的不確定性已超過(guò)1%,因此精度受到限制。
(7)使用壽命短(一般精度只能保證2年)。
(8)超聲波流量計的準確度比電磁流量計的準確度低( 超聲波流量計一般為1%,而電磁流量計一般為0.5%)。
(9)影響超聲波流量計準確度的不確定因素較多( 如直管段是否足夠、管道里水的流態(tài)、管壁積垢、氣泡、溫度變化、噪聲、人為因素等) 。
(10)超聲波流量計對管道的要求非常嚴格,不能有異響,否則會(huì )影響測量誤差很大。