便携式超声波流量计对在线流量计进行比对

    当在线流量计的数据突然发生变化时,很难判定是工艺上的原因还是流量计本身的故障所致。以往多采用将流量计拆回标定、现场安装备用流量计的方法来确定原因所在,这不仅影响了生产,而且极大地增大了维护的工作量。为解决这个问题,当对在线流量计产生疑问时,可采用便携式超声波流量计对在线流量计进行现场比对,以确定在线流量计本身是否存在故障。

    1　测量原理

    超声波测量封闭管道流量的方法根据检测原理可分为多种,主要有时差法、多普勒法和声束偏移法。多普勒法主要用于测量气液两相流体或气固两相流体,而声束偏移法利用超声波在流体中传播时因流体流动而产生的偏移程度来反映流速或流量值^[1]。

    便携式超声波流量计采用的是时差法进行测量,声波在流体中传播,顺流方向声波传播速度会增大,逆流方向则减小,同一传播距离就有不同的传播时间,利用传播时间之差与被测流体流速之间的关系可求取流体流速,计算出流体流量。其测量原理如图1所示。

    由图1中可以看出,顺流方向流体流经2个换

    因此,c和D已知时,测出时差Δt,便可求出qV。

    便携式超声波流量计是将换能器用夹装件固定在测量管道的外壁上,无需管道断流,安装简单、使用方便。测量时,晶体发出的声波通过声楔、耦合剂、管道壁、衬里等物件传到被测流体。

    在测量时需确定被测管道外径、管道厚度及衬里厚度以计算管道流通截面积,确定管道材质、衬里材质、流体名称和流体黏度以计算超声波的传播速度,还需确定换能器的安装方式以计算超声波的传播长度。

    当以上这些数据输入到流量计的主机后,主机可以精确地计算出换能器的安装距离。

    2　安装方法

    换能器常见的3种安装方式为Z法、V法、W法,如图2所示。

    通常情况下,管径小于300 mm时,采用V法安装,管径大于200 mm或接收到的信号较弱时,宜采用Z法安装。对于既可以用V法安装又可以用Z法安装的换能器,尽量选用Z法。实践表明,Z法安装的换能器超声波信号强度高,测量的稳定性也好。当管道直径非常小,在DN80以下时,可采用W法,但此种测量方法超声波经多次反射,接收到的信号非常弱,而且对安装的要求也很高,建议尽量不要采用此方法。

    安装换能器时,管道外表面应去除保温层、去漆,锈迹应砂平,涂匀耦合剂,不能有空隙,否则声波会在固、气界面上发生折射,无法传到被测流体。

    换能器前后要有足够长的直管段,以确保流体所需的流速分布,一般情况下要求前直管段10D以上,后直管段5D以上,而且上游30D内不能装泵、阀等扰动设备。换能器安装在倾斜和水平管道上时,不要装在上部或底部,以免管道内的气体或杂质进入测量声道。换能器的安装要使超声波传播途径通过管道中心[2]。