超声波流量计应用注意事项

一、流量仪表的起源：
流量测量的发展可追溯到古代的水利工程和城市供水系统。古罗马凯撒时代已采用孔板测量居民的饮用水水量。公元*0年左右古埃及用堰法测量尼罗河的流量。我国的都江堰水利工程应用宝瓶口的水位观测水量大小等等。17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础，这是流量测量的里程碑。自那以后，18、19世纪流量测量的许多类型仪表的雏形开始形成，如堰、示踪法、皮托管、文丘里管、容积、涡轮及靶式流量计等。20世纪由于过程工业、能量计量、城市公用事业对流量测量的需求急剧增长，才促使仪表迅速发展，微电子技术和计算机技术的飞跃发展极大地推动仪表更新换代，新型流量计如雨后春笋般涌现出来。至今，据称已有上百种流量计投向市场，现场使用中许多棘手的难题可望获得解决。 我国开展近代流量测量技术的工作比较晚，早期所需的流量仪表均从国外进口。 流量测量是研究物质量变的科学，质量互变规律是事物发展的基本规律，因此其测量对象已不限于传统意义上的管道液体，凡需掌握量变的地方都有流量测量的问题。流量和压力、温度并列为三大检测参数。对于一定的流体，只要知道这三个参数就可计算其具有的能量，在能量转换的测量中必须检测此三个参数。能量转换是一切生产过程和科学实验的基础，因此流量和压力、温度仪表一样得到zui广泛的应用。　

 二、超声波流量计的测量原理

　　超声波流量计是一种非接触式流量计。工作原理是：超声波在流体中传播时其传播速度要受到流体流速的影响，通过测量超声波在流体中传播速度可以检测出流体的流速而换算出流量来。以使用zui广泛的时差法超声波流量计为例，当超声波在流体中传播时顺流方向超声波的传播速度会增大、逆流方向则减小，即同一传播距离就有不同的传播时间，再利用传播速度之差与被测流体流速之关系求取流速而换算出流量。即当超声波束在管道内水介质流动方向上的“上游传感器”与“下流传感器”之间传播时，水的流动会使超声波束的传播时间相对于静态传播产生一个微小变化，并且这个传播时间的变化与水的流速成正比，这就是时差式超声波流量计的测量原理。

三、超声波流量计的特点

　　超声波流量计基于微处理技术，大多采用集成电路及低电压宽脉冲发射技术而设计的。在测量技术上，为取得更高的分辨率和更大的测量范围，多使用0.1ns超高分辨率时间测量线路。它专门用于液体介质测量特别是水的测量。其显著特点是：精度等级为±1.0%，可在不停产状态下带压安装，主机既可安装于值控室还可输出电流、脉冲等标准信号并可利用RS232或RS485接口通讯进行计量数据远程传送。该流量计具有高可靠性、低功耗、抗干扰、安装维护方便等优点。

四、超声波流量计的基本构造与主要安装方式

　　1、超声波流量计的构造

　　超声波流量计一般可分现场传感器（即探头），传输电缆，显示主机三大部分。其传感器有外夹式、插入式、法蓝式（即管段式），显示主机分固定式、便携式，而便携式主机可配备外夹式传感器对固定在线运行的超声波流量计进行比对（现场校准）且安装十分简便。

　　2、超声波流量计测量点的确定

　　超声波流量计需先选取一个适宜的测量点，然后把测量点的水管参数输入流量计中，zui后将传感器（即探头）安装在水管上。

　　⑴测量点的一般要求

　　超声波流量计的测量点要求需在一定长度的直管段上，即选择水流分布均匀的管段，以减少测量误差。

　　⑵测量点的选取原则

　　⑴测量点宜选择距上游（水流来方向）10倍管径长度、距下游（水流去方向）5倍管径长度的均匀直管段（即上、下游阀门在该长度以外，或水管的拐点在该长度之外）。

　　⑵该直管段的材质要均匀无疤、裂痕以利于超声波传输。

　　⑶该直管段的内壁应无水垢（若略有水垢有条件时可用蒸汽或高压水吹扫）。

　　⑷该直管段要充满水（无论垂直或水平管段）。

　　3、超声波流量计传感器的分类及主要安装方式

　　超声波流量计传感器的安装质量直接关乎水流量测量的准确性、可信度和运行可靠性。

　　⑴超声波流量计传感器（探头）的分类

　　常用的超声波流量计传感器按安装方式有如下三种：

　　外夹式传感器—安装时需将管外壁的拟安装位置打磨光滑后用耦合剂将传感器（探头）贴于管外壁再用夹紧装置固定。该方式能方便地在管外进行水流量测量，也适合便携式。缺点是易因耦合剂的处置不当引起信号接收状态恶变而影响测量的稳定性。

　　插入式传感器—安装时用钻孔工具在不停产状态下将传感器（探头）插入管路中。优点是能在水管内壁结垢或水中带气情况下实现稳定可靠的测量。

　　管段式传感器—安装时需要切开选定的直管段，采用法蓝联接。产品已经过专门出厂标定，好处是传感器可以不停产进行维修，特点是测量准确度高。

　　⑵超声波流量计传感器（探头）的安装

　　超声波流量计传感器（探头）的安装位置一般选择两个传感器（探头）管轴在输水管道的管轴水平方向上或与管轴水平面成45度夹角。

　　超声波流量计传感器（探头）的安装方式有Z、V、N、W方式。其中N、W方式适用于管径为50mm以下的输水管道，因使用难度和性价比较高而很少应用。常用方式有两种：

　　a、“V”方式安装

　　“V”式安装是标准的安装方法，可测管径范围为25mm—400mm。安装传感器（探头）时须注意上下游两传感器（探头）水平对齐，使其中心连线与输水管道轴线水平一致。

　　b、“Z”方式安装

　　“Z”式安装一般适用于输水管道粗或水介质不很洁净或管道内壁有水垢而使“V”式安装信号失真状况。一般说来，300mm以上管径的输水管道选用“Z”式安装较适宜，“Z”式安装的可测管径范围通常在100mm—600mm。安装传感器（探头）时须注意上下游两传感器（探头）与输水管道轴线在同一平面内，且上游传感器（探头）在低位、上游传感器（探头）在高位。
 

五、超声波流量计使用中的常见故障与处理

　　1、故障现象：瞬时流量计波动大。

　　⑴故障原因：信号强度波动大；本身测量流体波动大。

　　⑵处理对策：调整好探头位置，提高信号强度（保持在3%以上）保证信号强度稳定，如本身流体波动大，则位置不好，重新选点，确保*D后5D的工况要求。

　　2、故障现象：外夹式流量计信号低。

　　⑴故障原因：管径过大或管道结垢严重或安装方式不对。

　　⑵处理对策：对管径过大、结垢严重者采用插入式探头；重新选择安装方式。

　　3、故障现象：插入式探头使用一段时间后信号降低。

　　⑴故障原因：可能探头发生偏移或探头表面水垢厚。

　　⑵处理对策：重新调整探头位置，清冼探头发射面。

　　4、故障现象：开机无显示。

　　⑴故障原因：电源属性与仪表额定值不对应或保险丝烧断。

　　⑵处理对策：检查电源属性是否与仪表的额定值相对应，保险丝是否烧断。如以上问题无则通知厂家专业人员处理。

　　5、故障现象：开机后仪表仅有背光而无任何字符显示。

　　⑴故障原因：一般为程序芯片失。⑵处理对策：通知厂家专业人员处理。

　　6、故障现象：仪表在现场强干扰下无法使用。

　　⑴故障原因：供电电源波动范围较大或周围有变频器或强磁场干扰或接地线不正确。

　　⑵处理对策：给仪表提供稳定的供电电源；或将仪表安装远离变频器和强磁场干扰；或规范设置接地线。