1. 什么是超声波流量计,超声波流量计能测量什么介质
超声波流量计采用时差式测量原理:一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后,被另一个探头接收到,同时,第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到,由于受到介质流速的影响,二者存在时间差Δt,根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt,进而可以得到流量值Q。
外夹式超声波流量计精度高,测量范围大,测量结果不受导电率、压力、温度及粘度的影响,与介质不接触,尤适用于腐蚀性介质的测量,拥先进的信号处理技术,庞大的数据库。外夹式精度高,测量范围大,测量结果不受导电率、压力、温度及粘度的影响,与介质不接触,尤适交互式操作,界面友好,易安装,无需中断流体或工艺,无需缩径,同时,FLEXIM超声波流量计的探头可涵盖DN6~DN6500范围管径,具有德国产品、高性价比、服务及时等优势。
能够测量气体 液体 固体,如泥浆
2. 超声波流量计原理分类及详细说明
一、超声波流量计工作原理: 超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。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。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器,就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时,声脉冲以相同的速度(声速,C)在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V(该流速不等于零),则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些,而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样,顺流传输时间tD会短些,而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言;根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种。
根据对信号检测的原理,目前超声波流量计大致可分传播速度差法(包括:直接时差法、时差法、相位差法、频差法)波束偏移法、多普勒法、相关法、空间滤波法及噪声法等类型。其中以噪声法原理及结构最简单,便于测量和携带,价格便宜但准确度较低,适于在流量测量准确度要求不高的场合使用。
由于直接时差法、时差法、频差法和相位差法的基本原理都是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的,故又统称为传播速度差法。其中频差法和时差法克服了声速随流体温度变化带来的误差,准确度较高,所以被广泛采用。按照换能器的配置方法不同,传播速度差拨又分为:Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。
波束偏移法是利用超声波束在流体中的传播方向随流体流速变化而产生偏移来反映流体流速的,低流速时,灵敏度很低适用性不大.
多普勒法是利用声学多普勒原理,通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的,适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。
相关法是利用相关技术测量流量,原理上,此法的测量准确度与流体中的声速无关,因而与流体温度,浓度等无关,因而测量准确度高,适用范围广。但相关器价格贵,线路比较复杂。在微处理机普及应用后,这个缺点可以克服。
噪声法(听音法)是利用管道内流体流动时产生的噪声与流体的流速有关的原理,通过检测噪声表示流速或流量值。其方法简单,设备价格便宜,但准确度低。
以上几种方法各有特点,应根据被测流体性质.流速分布情况、管路安装地点以及对测量准确度的要求等因素进行选择。一般说来由于工业生产中工质的温度常不能保持恒定,故多采用频差法及时差法。只有在管径很大时才采用直接时差法。对换能器安装方法的选择原则一般是:当流体沿管轴平行流动时,选用Z法;当流动方向与管铀不平行或管路安装地点使换能器安装间隔受到限制时,采用V法或X法。当流场分布不均匀而表前直管段又较短时,也可采用多声道(例如双声道或四声道)来克服流速扰动带来的流量测量误差。多普勒法适于测量两相流,可避免常规仪表由悬浮粒或气泡造成的堵塞、磨损、附着而不能运行的弊病,因而得以迅速发展。随着工业的发展及节能工作的开展,煤油混合(COM)、煤水泥合(CWM)燃料的输送和应用以及燃料油加水助燃等节能方法的发展,都为多普勒超声波流量计应用开辟广阔前景。
二、构成:超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波流量计的电子线路包括发射、接收、信号处理和显示电路。测得的瞬时流量和累积流量值用数字量或模拟量显示。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量,并将其发射到被测流体中,接收器接收到的超声波信号,经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。超声波流量计常用压电换能器。它利用压电材料的压电效应,采用适出的发射电路把电能加到发射换能器的压电元件上,使其产生超声波振劝。超声波以某一角度射入流体中传播,然后由接收换能器接收,并经压电元件变为电能,以便检测。发射换能器利用压电元件的逆压电效应,而接收换能器则是利用压电效应。
三、优点:超声波流量计非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量计,不用在流体中安装测量元件,故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量,故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂中,用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量,比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m,从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。
四、缺点:主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200℃以下的流体。另外,超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为,一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米,而声波在液体中的传播速度约为1500m/s左右,被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是10-3数量级.若要求测量流速的准确度为1%,则对声速的测量准确度需为10-5~10-6数量级,因此必须有完善的测量线路才能实现,这也正是超声波流量计只有在集成电路技术迅速发展的前题下才能得到实际应用的原因。
五、超声波流量计安装步骤
安装超流可按照以下步骤操作:
一:观察安装现场管道是否满足直管段前10D后5D以及离泵30D的距离。(D为管道内直径)
二:确认管道内流体介质以及是否满管。
三:确认管道材质以及壁厚(充分考虑到管道内壁结垢厚度)
四:确认管道使用年限,在使用10左右的管道,即使是碳钢材质,最好也采用插入式安装。
五:前四步骤完成后可确认使用何种传感器安装
六:开始向表体输入参数以确定安装距离。
七:非常重要:精确测量出安装距离。
(1) 外夹式可选安装传感器大概距离,然后不断调试活动传感器以达到信号和传输比
最好的匹配
(2) 插入使用专用工具测量管道上安装点距离,这个距离很重要,它直接影响表的
实际测量精度,所以最好进行多次测量以求较高精度。
八:安装传感器——调试信号——做防水——归整好信号电缆——清理现场线头等废弃物 ——安装结束——验收签字
六、超声波流量计使用中常见问题:
1、 超声波流量计探头使用一段时间,会出现不定期的报警。尤其是输送介质杂质较多时,这种问题会较常见。解决办法:定期清理探头(建议一年清理一次)。
2、 超声波流量计输送介质含有水等液体杂质时,流量计引压管容易产生积液,气温较低时会出现引压管冻堵现象,尤其在北方地区冬季较常见。解决办法:对引压管进行吹扫或加电伴热
超声波在传播过程中,由于受介质和介质中杂质的阻碍或吸收,其强度会产生衰减。不论是超声波流量计还是超声波物位计,对所接受的声波强度都有一定要求,所以都要对各种衰减进行抑制。
3. 超声波流量计和电磁流量计的区别
德国FLEXIM超声波流量计采用了先进的DSP技术,采用了双UP高速处理器,将采样频率提高到70ms,可以用于测量极短时间段内的流体流量变化。电磁流量计的特点是没有可动部件,具有很高的可靠性,可以用于测量酸、碱、盐溶液、煤浆、矿浆、砂浆灰泥、纸浆、树脂、橡胶乳、合成纤维浆和感光乳胶等各种悬浮物、气化汽和粘性物质的流量
4. 超声波流量计与电磁流量计的优缺点
首先,这两款流量计的安装方式不同,
电磁流量计大多数是管段式安装还有少部分插入式,这两种安装方式需要在管道上切开/挖孔,管道整体需要截流停工,才能安装;
而超声波流量计可选择外夹式、插入式和管段式三种安装方式,常用的是外夹式和插入式两种,都是无需停工安装。其中外夹式安装更是不会破坏管道,不会和被测流体接触,无任何泄露的可能。
然后,这两款流量计对于管径通用性相差甚远,
电磁流量计都是针对一款管径使用,甚至管道流体的不同对应的流量计内衬也不同,无法在别的管道上使用;
而超声波流量计外夹式和插入式,没有这方面的苦恼,可以通用在不同材质的,不同尺寸的,不同被测流体的管道。
而且,这两款流量计测量管道流体的方式是不同的,
电磁流量计是采用电磁感应原理, 根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体流量的一种仪器,所有导致它只能测量导电流体的数据;
而超声波流量计采用时差法测量,通过上游传感器发出信号何下游传感器发出信号的时间差值计算流体流量,所以超声波流量计除了不能测量固态含量多或者含有许多气泡的流体,可以测几乎所有流体。
PS.以上测量都是满管状态,电磁流量计和超声波流量计均只能测量满管状态下流量。
而这两款流量计的通讯协议都是比较丰富的,几乎都是标配了4-20mA和RS485,更有甚者可以选配市场上别的通讯协议,这是比其他流量计都优势的。迅升超声波流量计不但标配了4-20mA和RS485,还有OCT报警设置(可设置上下限,达到会发出报警信号),也支持选配BACnet、LoRa等通信协议。
且这两款流量计的后期维护各有不同,
就检定周期有所相差,国家规定超声波流量计的检定周期为三年一次,而电磁流量计的检定周期是两年一次。
电磁流量计需检查外部设备是否进水或其他物质,附近是否增加电磁场设备或电线横跨仪表,这些都会对电磁流量计的测量产生影响,若是电磁流量计检测数据有偏差,那将截流停工拆卸下来维护修理,期间可能无法作业。
而超声波流量计会方便许多,维护只需查看流量计显示的SQ值,声速比等参数是否良好,如果数值有问题,可以排查传感器位置是否有异物或松动,且外夹式和插入式都是可以带压检测维护。
5. 超声波流量计的工作原理是什么啊
超声波流量计
管段式超声波流量仪表引是以“速度差法”为原理,测量圆管内液体流量的仪表。它采用了先进的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术,使流量仪表更能适应工业现场的环境,计量更方便、经济、准确。产品达到国内外先进水平,可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。
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,其关系符合下列表达式
其中
θ为声束与液体流动方向的夹角
M 为声束在液体的直线传播次数
D 为管道内径
Tup 为声束在正方向上的传播时间
Tdown为声束在逆方向上的传播时间
ΔT=Tup –Tdown
设静止流体中的声速为c,流体流动的速度为u,传播距离为L,当声波与流体流动方向一致时(即顺流方向),其传播速度为c+u;反之,传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器(T1,R1)和(T2,R2)。当T1顺方向,T2逆方向发射超声波时,超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则
t1=L/(c+u) t2=L/(c-u)
由于在工业管道中,流体的流速比声速小的多,即c>>u,因此两者的时间差为 ▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知,当声波在流体中的传播速度c已知时,只要测出时间差▽t即可求出流速u,进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等
相差法原理
如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列,则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc
式中,w为超声波角频率。当测得▽O时即可求出u,进而求得流量Q。此法用测量相位差▽O代替了测量微小的时差▽t,有利于提高测量精度。但存在者声速c对测量结果的影响。
频差法原理
为了消除声速c的影响,常采用频差法。由前可知,上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为▽f可用下式表示 ▽f=[(c+u)/L]-[(c-u)/L]=2u/L
由此可知,只要测得▽f就可求得流量Q,并且此法与声速无关。 超声波技术及其应用一、没测量水位概况
目前水电站多采用浮子式液位计或投入式液位计来进行水位测量。其缺点为:测量精度低,不可靠,经常出现浮子卡死不动和传感器堵塞导致测不准;维护工作量大,安装、调试不便,采集到的仅是模拟告警信号,不能直接进入电厂计算机监控系统。对无人值班电厂不实用。
我们对拦污栅水位测量系统进行了反复对比,优化得出最后的方案设计,采用超声波液位计对栅前、栅后水位进行实时准确监测,超声波液位计用PLC对采集量进行处理。并且把实时水位和压差数据送到中控室,超声波液位计显示和越限报警。超声波液位计同时采用RS422/RS232接口,又把实时数据送到大坝集中控制室工控机,处理成计算机通信报文,最终将采集量送到电厂计算机监控系统上位机。
该项目实施后不仅满足栏污栅栅前、栅后水位及压差的多点实时监测,及报警功能,而且结束了拦污栅测量系统独立工作,无法与电厂计算机监控系统通讯的局面。实现与闸门系统的监视功能、控制功能以及故障时ON-CALL寻呼系统功能的集成。满足了无人值班电站的需要。该技术在云南省电力系统还是第一家。
二、超声波液位计测量水位的原理以及安装要求
超声波液位计工作时,高频脉冲声波由换能器(探头)发出,遇被测物体(水面)表面被反射,折回的反射回波被同一换能器(探头)接收,转换成电信号。脉冲发送和接收之间的时间(声波的运动时间)与换能器到物体表面的距离成正比,声波传输的距离S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示:S= CⅹT/2
例如:声速C=344m/s,传输时间为50ms,即可算出传输的距离为17.2m,测定距离为8.6m。
三.可编程超声波式拦污栅水位测量系统在田坝电站应用产生的效果
用超声波液位计测量大坝水位目前在国内尚不普遍,技术上尚无经验可以借鉴。在这样的情况下,我们充分利用PLC与超声波液位计这一领域的先进技术,按照总体规划,长远考虑,一次到位,避免重复改造,重复投资的这一原则,对该项目进行自行设计,全面顺利地完成了这一课题。在该领域取得了较有价值的经验。为目前我国国内水电站实现对大坝水位监测系统提供了一个可以借鉴的范例
希望对你有帮助。
6. 朋友,请教你个问题,超声波流量计用的耦合剂是什么东西,有什么可以代替的。100度左右温度的管道上使用。
超声波用的耦合剂是黄油。
7. 超声波流量计工作原理
根据对信号检测的原理,超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。
当超声波在不均匀流体中传送时,声波会产生散射。流体与发送器间有相对运动时,发送的声波信号和被流体散射后接收到的信号之间会产生多普勒频移。多普勒频移与流体流速成正比。
在单通道多普勒血液流量计中,发送器间隔地发送声脉冲信号,在两个声脉冲间隔的时间中,接收从血管壁和血管内红血球反射回来的声脉冲信号。采用控制线路选择给定距离处的红血球反射信号,通过比较后得到多普勒频移,它与血液流速成正比。在已知血管横截面时可得到血液流量。
按测量原理分类
封闭管道用USF按测量原理有多种,用得最多的是传播时间法和多普勒法两大类。其中时差式超声波流量计是利用声波在流体中顺流传播和逆流传播的时间差与流体流速成正比这一原理来测量流体流量的,广泛应用于江、河、水库原水测量,石化产品工艺流检测,生产过程耗水量测量等领域。
根据实际应用需要,时差式超声波流量计分为便携式时差式超声波流量计、固定式时差式超声波流量计、时差式气体超声流量计。
以上内容参考:网络-超声流量计
8. 超声波流量计的工作原理以及能测量什么介质
超声波流量计采用时差式测量原理:
一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后,被另一个探头接收到,同时,第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到,由于受到介质流速的影响,二者存在时间差Δt,根据推算可以得出流速V和时间差Δt之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt,进而可以得到流量值Q。
外夹式超声波流量计精度高,测量范围大,测量结果不受导电率、压力、温度及粘度的影响,与介质不接触,尤适用于腐蚀性介质的测量,拥先进的信号处理技术,庞大的数据库。外夹式精度高,测量范围大,测量结果不受导电率、压力、温度及粘度的影响,与介质不接触,尤适交互式操作,界面友好,易安装,无需中断流体或工艺,无需缩径,同时,FLEXIM超声波流量计的探头可涵盖DN6~DN6500范围管径,具有德国产品、高性价比、服务及时等优势
9. 超声波液位计和超声波流量计一样吗
超声波液位计和超声波流量计不是一样的。超生波液位计主要是用来测液位,当然也可以安装在明渠上进行流量的测量,其实它是根据液位来换算成流量。超生波流量计有管道式的,也有捆绑式的。基于的原理不一样,它是通过时间差原理来测量的。