“时差法”超声波流量计的应用

　　山西铝厂是生产氧化铝的大型企业,年设计能力为120万t。目前仅新水一项每月供应量达300万t,总供水管网管径为600mm、700mm、800mm,对于这样的大口径管道的计量与中小管径流量的计量相比有许多特殊性,因此,流量计如果选型不当,就可能造成流量计不能正常使用或测量数据不准,从而给成本核算带来许多麻烦,同时给维修也带来诸多不便。我厂新水计量原设计安装的是插入式涡街流量计,它具有量程宽、无运动部件和介质适应性强等优点,但是也出现了不少问题,维护工作量特别大,计量准确性易受外部条件影响,安装维护很不方便。为此,我们对新水供水流量计进行了改型,选用了唐山汇中仪表有限公司生产的Pc1型时差法超声波流量计,安装使用后,一年来取得了较好的效果。

　　1　基本原理和组成

　　时差法超声波流量计是利用超声波在穿过流动的液体时,在顺流和在逆流介质方向传播有速度差(时间差)的原理来实现对流体的流速和流量进行测量。

　　若在定长L距离内放置两组超声波发送和接收器,则:

　　式中　c——超声波在静止流体内的传播速度;

　　v——流体流动的速度;

　　t1——正传所需的时间;

　　t2——逆传所需的时间。

　　由此可知,流体的流速正比于时间差Δt,由于超声波在不同温度的水内传播速度c略有变化,故仪器本身具有温度补偿的功能。由探头发射并接收超声波信号,通过转换放大、运算、补偿处理等一系列转换,最后显示测量流量值。对于不同的管道其所需的不同参数均由仪器内计算机软件自动调整,通过功能显示键可随时显示:介质流速、瞬时流量、累计流量、累计运行时间、安装位置指示、信号强度指示,从而可监视探头的安装和仪表运转情况。

　　2　安装与调试

　　2.1　Z方式安装方法

　　Z方式安装方法简图如图1所示。

　　2.2　测量位置的选择及测量方式的确定

　　在安装探头前,首先要确定测量位置和安装方式。通常情况下采用V方式测量,当被测液体的浊度较高,接收信号强度(仪表A值)较弱时,宜采用Z方式测量,使接收到的是较强的声波直接折射信号,有利于仪表工作的稳定性,因此,我们采用Z方式测量。

　　由于探头的安装位置、被测管路的状态均对测量精度有很大的影响,因此在选择安装探头位置时要特别注意,必须要保证探头安装处的上流侧10D和下流侧5D以上距离为直线管段,上流侧30D以内,不能有扰动流动的因素(泵、阀、节流孔等),同时在安装处还应避开被测管路凹凸不平及有焊接处的位置。