TDS-100系列超聲波流量計(jì)的選型及使用指南

    近幾年來，隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快，基于不同原理，適用于不同場合的各種型式的超聲波流量計(jì)得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)也對廣大用戶提出如何認(rèn)識超聲波流量計(jì)、怎樣選擇合適的類型，使用中應(yīng)注意些什么問題等一系列問題，本文綜合國內(nèi)超聲波流量計(jì)目前的發(fā)展情況及多年應(yīng)用的實(shí)踐，對上述問題進(jìn)行了些探討。

　　超聲波流量計(jì)是近代發(fā)展起來的一種新型測量流量的儀表，只要能傳播聲音的流體均可以用超聲波流量計(jì)測量；超聲波流量計(jì)可以測量高粘度液體、非導(dǎo)電性液體或氣體的流量，其測量流速的原理是：超聲波在流體中的傳播速度會隨被測流體流速而變化。

　　超聲波流量計(jì)一般不作結(jié)算計(jì)量儀表使用，對于現(xiàn)場計(jì)量點(diǎn)損壞生產(chǎn)不能停機(jī)更換，又需要檢測參數(shù)指導(dǎo)生產(chǎn)的情況也往往用到超聲波流量計(jì)。超聲波流量計(jì)zui大勢是用于大口徑流量測量（管徑大于2米），即使有些結(jié)算用計(jì)量點(diǎn)，經(jīng)過使用雙方認(rèn)可，選用精度高的超聲波流量計(jì)，可以節(jié)約成本，并減少維護(hù)量。

　　超聲波流量計(jì)的選型及應(yīng)用

　　摘要超聲波流量計(jì)是一種利用超聲波脈沖來測量流體流量的速度式流量儀表，它從80年代開始進(jìn)入我國工業(yè)生產(chǎn)和計(jì)量領(lǐng)域，并在90年代得到迅速發(fā)展。文章對我佃國內(nèi)市場上出現(xiàn)了各類超聲波流量進(jìn)行了深入研究分析，結(jié)合多年的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)闡述了超聲波流量計(jì)的分類方法；從儀表性能、被測介質(zhì)經(jīng)濟(jì)性，實(shí)用性等方面總結(jié)了選用超聲波流量的原則，并對應(yīng)用中如何選位、安裝、維護(hù)提出具體建議，為用戶合理選擇和應(yīng)用超聲波流量計(jì)提供了一些可以借鑒的經(jīng)驗(yàn)和方法。

　　關(guān)鍵詞超聲流量計(jì)；換能器；時(shí)差式；安裝方式

　　近幾年來，隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，利用超聲波脈沖測量流體流量的技術(shù)發(fā)展很快，基于不同原理，適用于不同場合的各種型式的超聲波流量計(jì)得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)也對廣大用戶提出如何認(rèn)識超聲波流量計(jì)、怎樣選擇合適的類型，使用中應(yīng)注意些什么問題等一系列問題，本文綜合國內(nèi)超聲波流量計(jì)目前的發(fā)展情況及多年應(yīng)用的實(shí)踐，對上述問題進(jìn)行了些探討。

　　1 超聲波流量計(jì)的分類

　　超聲波流量計(jì)的各類很多，依照不同的分類方法，可以分為不同類型的超聲波流量計(jì)。

　　1.1多譜勒式超聲波流量計(jì)

　　換能器1發(fā)射頻率為f1的超聲波信號，經(jīng)過管道內(nèi)液體中的懸浮顆粒或氣泡后，頻率發(fā)生偏移，以f2的頻率反射到換能器2，這就是多譜勒將就，f2與f1之差即為多譜勒頻差fd。

　　當(dāng)管道條件、換能器安裝位置、發(fā)射頻率、聲速確定以后，c、f1、θ即為常數(shù)，流體流速和多譜勒頻移成正比，通過測量頻移就可得到流體流速，進(jìn)而求得流體流量。

　　1.2時(shí)差式超聲波流量計(jì)

　　時(shí)差式超聲波流量計(jì)是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來測量流體流量的。

　　2 區(qū)別

　　根據(jù)超聲波流量計(jì)使用場合不同，可以分為固定式超聲波流量計(jì)和便攜式超聲波流量計(jì)。

　　2.1這兩類超聲波流量計(jì)的主要區(qū)別

　?。?）適用的場合不同

　　固定式超聲波流量計(jì)用于安裝在某一固定位置，對某一特定管道內(nèi)流體的流量進(jìn)行長期不間斷的計(jì)量；便攜式超聲波流量計(jì)具有很大的機(jī)動性，主要用于對不同管道的流體流量作臨時(shí)性測量。

　?。?）供電方式不同

　　固定式超聲波流量計(jì)要求長期連續(xù)運(yùn)行，所以要使用220V交流電源，便攜式超聲波流量計(jì)既可以使用現(xiàn)場的交流電源，也備有內(nèi)置充電電池，可以連續(xù)工作5～10h［小時(shí)］，大大方便了不同場合臨時(shí)性流量測量的需要。

　?。?）部分功能不同

　　因定式超聲波流量計(jì)，通常都有4-20mA信號輸出等功能，供遠(yuǎn)傳顯示使用，但其內(nèi)部只能存貯一條管道的參數(shù)；便攜式超聲波流量計(jì)只是為了現(xiàn)場查看當(dāng)時(shí)流量和短時(shí)間內(nèi)的累計(jì)流量，故一般無輸出信號功能，但為了方便測量不同管道流量，它具有豐富的貯存功能，可以同時(shí)存貯數(shù)十條不同管道的參數(shù)，供隨時(shí)調(diào)出使用。

　　2.2換能器供電方式不同

　　可以分為外貼式、插入式、管段式三種超聲波流量計(jì)。

　?。?）外貼式

　　外貼式超聲波流量計(jì)是生產(chǎn)zui早，用戶zui熟悉且應(yīng)用zui廣泛的超聲波流量計(jì)，安裝換能器無需管道斷流，即貼即用，它充分體現(xiàn)了超聲波流量計(jì)安裝簡單、使用方便的特點(diǎn)。

　?。?）管段式

　　某些管道因材質(zhì)疏、導(dǎo)聲不良，或者銹蝕嚴(yán)重，襯里和管道內(nèi)空間有間隙等原因，導(dǎo)致超聲波信號衰減嚴(yán)重，用外貼式超聲波流量計(jì)無法正常測量，所以產(chǎn)生了管段式超聲波流量計(jì)。

　　管段式超聲波流量計(jì)把換能器和測量管組成一體，解決了外貼式流量計(jì)在測量中的一個(gè)難題。而且測量精度也比其它超聲波流量計(jì)要高，但同時(shí)也犧牲了外貼式超聲波流量計(jì)不斷流安裝這一點(diǎn)，要求切開管道安裝換能器。

　　（3）插入式

　　插入式超聲波流量計(jì)介于上述二者中間。在安裝上可以不斷流，利用專門工具在有水的管道上打孔，把換能器插入管道內(nèi)，完成安裝。由于換能器在管道內(nèi)，其信號的發(fā)射、接受只經(jīng)過被測介質(zhì)，而不經(jīng)過管壁和襯里，所以其測量不受管質(zhì)和管襯材料限制。

　　
　　4 超聲波流量計(jì)的應(yīng)用

　　超聲波流量計(jì)在應(yīng)用中，需要注意以下幾個(gè)方面的問題：

　　4.1正確選擇

　　這是超聲波流量計(jì)能夠正常工作的基礎(chǔ)。如果選型不當(dāng)，或會造成流量無法測量，或者用戶使用不做便等后果。具體選型原則，前面已做了詳細(xì)的介紹。

　　4.2合理安裝

　　換能器安裝不合理是超聲波流量計(jì)不能正常工作的主要原因。安裝換能器需要考慮位置的確定和方式的選擇兩個(gè)問題。確定位置時(shí)除保證足夠的上、下游直管段外，尤其要注意換能器盡量避開有變頻調(diào)速囂、電焊機(jī)等污染電源的場合。在安裝方式上，主要有對貼安裝方式和V方式、Z方式三種。多譜勒式超聲波流量計(jì)采用對貼式安裝方式，時(shí)差式超聲波流量計(jì)采用V方式和Z方式，通常情況下，管徑小于300mm時(shí)，采用V方式安裝，管徑大于200mm時(shí)，采用Z方式安裝。對于即可以用V方式安裝又可以方式安裝的換能器，盡量選用Z方式。實(shí)踐表明，Z方式安裝的換能器超聲波信號強(qiáng)度高，測量的穩(wěn)定性也好。

　　4.3及時(shí)核校

　　對于現(xiàn)場安裝固定式超聲波流量計(jì)數(shù)量大、范圍廣的用戶，可以配備一臺同類型的便攜式超聲波流量計(jì)，用于核?，F(xiàn)場儀表的情況。一是堅(jiān)持一裝一校，即對每一臺新裝超聲波流量計(jì)在安裝調(diào)試時(shí)進(jìn)行核校，確保選位好、安裝好、測量；二是對在線運(yùn)行的超聲波流量計(jì)發(fā)生流量突變時(shí)，要利用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行及時(shí)核校，查清流量突變的原因，弄清楚是儀表發(fā)生故障還是流量確實(shí)發(fā)生了變化。

　　4.4定期維護(hù)

　　與其他流量儀表相比，超聲波流量計(jì)的維護(hù)量是比較小的。對于外貼換能器超聲波流量計(jì)，安裝以后無水壓損失，無潛在漏水，只需定期檢查換能器是否松動，與管道之間的粘合劑是否良好即可；插入式超聲波流量計(jì)，要定期清理探頭上沉積的雜質(zhì)、水垢等有無漏水現(xiàn)象；如果是一體式超聲波流量計(jì)，要檢查流量計(jì)與管道之間的法蘭鏈接是否良好，并考慮現(xiàn)場溫度和濕度對其電子部件的影響，等待。定期維護(hù)可以確保超聲波流量計(jì)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。

　　超聲波流量計(jì)使用中注意事項(xiàng)

　　1、瞬時(shí)流量計(jì)波動大？

　　A、信號強(qiáng)度波動大；B、本身測量流體波動大；

　　解決方法：調(diào)整好探頭位置，提高信號強(qiáng)度（保持在3%以上）保證信號強(qiáng)度穩(wěn)定，如本身流體波動大，則位置不好，重新選點(diǎn)，確保*D后5D的工況要求。

　　2、外夾式流量計(jì)信號低？

　　管徑過大，管道結(jié)垢嚴(yán)重，或選擇安裝方式不對。

　　解決方法：對于管徑過大、結(jié)垢嚴(yán)重，建議采用插入式探頭，或選擇“Z”型安裝方式。

　　3、插入式探頭使用一段時(shí)間后信號降低？

　　可能探頭發(fā)生偏移或探頭表面水垢厚。

　　解決方法：重新調(diào)整探頭位置，清冼探頭發(fā)射面。

　　4、開機(jī)無顯示

　　檢查電源屬性是否與儀表的額定值相對應(yīng)，保險(xiǎn)絲是否燒斷，如以上問題不薦在，對建議把儀器發(fā)回我司由專業(yè)技術(shù)人員檢查。

　　5、開機(jī)后儀表僅有背光，無任何字符顯示

　　此情況一般為程序芯片失，建議把儀器發(fā)回我司進(jìn)行處理。

　　6、儀表在現(xiàn)場強(qiáng)干擾下無法使用？

　　供電電源波動范圍較大，周圍有變頻器或強(qiáng)磁場干擾，接地線不正確。

　　解決方法：給儀表提供穩(wěn)定的供電電源，儀表安裝遠(yuǎn)離變頻器和強(qiáng)磁場干擾，有良好的接地線。

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