時(shí)差法超聲波流量計(jì)安裝應(yīng)注意的問題

張大雷，趙曉輝，倪新美

（1.煙臺(tái)市南水北調(diào)工程建設(shè)管理局，山東　煙臺(tái)　264001；2.煙臺(tái)國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作集團(tuán)有限公司，山東煙臺(tái)264001；3.山東省水利科學(xué)研究院，山東　濟(jì)南　250014）

時(shí)差法超聲波流量計(jì)安裝應(yīng)注意的問題

張大雷1，趙曉輝2，倪新美3

（1.煙臺(tái)市南水北調(diào)工程建設(shè)管理局，山東煙臺(tái)264001；2.煙臺(tái)國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作集團(tuán)有限公司，山東煙臺(tái)264001；3.山東省水利科學(xué)研究院，山東濟(jì)南250014）

根據(jù)時(shí)差法超聲波流量計(jì)的工作原理，深入分析討論各種工作條件下流量計(jì)的安裝方法，結(jié)合工程實(shí)例，總結(jié)出流量計(jì)安裝中應(yīng)注意的問題。

時(shí)差法超聲波流量計(jì)；安裝；注意問題

時(shí)差法超聲波流量計(jì)具有安裝使用方便、對水流無擾動(dòng)、測量精度較高等優(yōu)點(diǎn)，在輸水工程中廣泛應(yīng)用。但在工程實(shí)際應(yīng)用中，由于設(shè)計(jì)或施工單位對超聲波流量計(jì)原理理解深度不夠，僅考慮流量計(jì)安裝樣本提出的前后端直管段長度要求，不深入考慮輸水過程中水力形態(tài)實(shí)際變化對流量計(jì)測流造成的影響，致使出現(xiàn)測量不準(zhǔn)確甚至流量計(jì)不工作等情況。

1　超聲波流量計(jì)主要分類和基本原理

超聲波流量計(jì)是通過檢測流體流動(dòng)對超聲波的作用以測量流量的儀表，根據(jù)測量基本原理可分為時(shí)差法、相位差法、頻率法、波速偏移法、多普勒法等等，其中國內(nèi)采用的多為時(shí)差法。

當(dāng)超聲波束在液體中傳播時(shí)，液體的流動(dòng)將使傳播時(shí)間產(chǎn)生微小變化，并且其傳播時(shí)間的變化正比于液體的流速，其關(guān)系符合下列表達(dá)式：V＝（MD/sin2θ）·（ΔT/Tup·Tdown）

其中：θ為聲束與液體流動(dòng)方向的夾角；M為聲束在液體內(nèi)的直線傳播次數(shù)；D為管道直徑；Tup為聲束在正方向上的傳播時(shí)間；Tdown為聲束在逆方向上的傳播時(shí)間；ΔT=Tup-Tdown。

2　超聲波流量計(jì)安裝方式和使用條件

超聲波流量計(jì)常用安裝方式有V法、Z法、N法和W法四種。

1）V法：V法是比較標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法，使用方便，測量準(zhǔn)確，安裝時(shí)兩傳感器水平對齊，其中心線與管道軸線水平即可，可測管徑范圍為DN15 mm～DN400 mm。

2）Z法：當(dāng)管道很粗或由于液體中存在懸浮物、管內(nèi)壁結(jié)垢太厚或襯里太厚等原因，造成V法安裝信號(hào)弱，機(jī)器不能正常工作時(shí)，就需要選用Z法安裝。Z法的特點(diǎn)是超聲波在管道中直接傳輸，沒有反射，信號(hào)衰耗小。Z法安裝可測管徑范圍為100 mm至6 000 mm?，F(xiàn)場實(shí)際安裝時(shí)，建議200 mm以上的管道都要選用Z法安裝。

為解決管道內(nèi)水流紊亂問題、提高測量精度，通過再增加一組探頭，可將Z法改為2Z法、V法改為2 V法。

3）N法：N法安裝的特點(diǎn)是通過延長超聲波傳輸距離來提高測量精度。使用N法安裝時(shí)，超聲波束在管道中反射兩次穿過流體三次，適于測量小管徑管道。

4）W法：同N法安裝一樣，W法安裝也通過延長超聲波傳輸距離的辦法來提高小管徑測量精度。W法安裝適于測量50mm以下的小管。使用W法安裝時(shí)，超聲波束在管內(nèi)反射三次，穿過流體四次。

3　安裝注意問題及工程失敗實(shí)例

1）安裝位置。（1）選擇滿足至少上游直管段10D、下游5D條件的位置（其中D為管道直徑），若需雙向計(jì)量，前后段均需滿足10 D要求?，F(xiàn)場條件允許則上下游管道盡量長一些，如果安裝位置附近有泵或閥門或其他導(dǎo)致流態(tài)不穩(wěn)定設(shè)施或管件則需要更多的直管段。（2）不要直接安裝在能夠產(chǎn)生壓降的設(shè)備下游，如調(diào)流調(diào)壓閥、擴(kuò)徑、閥門、管道內(nèi)插入裝置等，原因是由于管道內(nèi)液體在壓力降低時(shí)會(huì)不同程度地釋出氣體，產(chǎn)生氣泡，液體中氣體含量增加會(huì)降低信號(hào)的強(qiáng)度，同時(shí)增加了噪聲。

2）保證水流滿管狀態(tài)。測流計(jì)測量期間要保證水流始終滿管，如果流體不滿管，就會(huì)造成超聲波信號(hào)的阻斷，無法正常安裝和測量。另外，測流計(jì)安裝要遠(yuǎn)離管道焊縫，避免安裝于水平管道的6點(diǎn)或12點(diǎn)位置并在安裝前除去管道表面容易剝落的油漆，鐵銹，水垢等雜物。

4　結(jié)語

上述工程出現(xiàn)問題后，通過認(rèn)真分析查找超聲波流量計(jì)測流不準(zhǔn)確或不工作原因，對流量計(jì)安裝位置進(jìn)行調(diào)整。到目前，流量計(jì)使用運(yùn)行正常，達(dá)到了使用效果。

（責(zé)任編輯遲明春）

TH8

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1009-6159（2016）-06-0039-01

2016-01-29

張大雷（1972—），男，高級(jí)工程師