外夾式超聲波流量計(jì)的安裝和注意事項(xiàng)

張弦

【摘要】 本文介紹了關(guān)于外夾式超聲波流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)和安裝注意事項(xiàng)，分析了安裝過程中一些細(xì)節(jié)對于測量準(zhǔn)確度的影響，安裝是否正確直接影響了測量準(zhǔn)確度。

【關(guān)鍵詞】 超聲波流量計(jì);安裝;注意事項(xiàng)

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2019.05.006

Abstract： This paper introduces the advantages and disadvantages of the external clip type ultrasonic flowmeter and the matters needing attention in its installation，and analyses the influence of some details on the measurement accuracy in the installation process. Whether the installation is correct or not directly affects the measurement accuracy.

Key words： ultrasonic flowmeter;installation;attention

超聲波流量計(jì)分為管段式和外夾式。管段式超聲波流量計(jì)又分為內(nèi)嵌式和插入式，內(nèi)嵌式是超聲探頭鑲嵌在流量計(jì)本身的管壁上，流量檢測比較穩(wěn)定，探頭調(diào)試安裝后不能隨意拆卸;插入式超聲波流量計(jì)是安裝在被測管道上，探頭經(jīng)過在管道上打孔后安裝在合適的孔內(nèi)進(jìn)行流量測量。外夾式（手持式）超聲波流量計(jì)有單獨(dú)的顯示，探頭可以多組，攜帶方便，可以直接對有液體流動(dòng)的管道進(jìn)行測量。目前在檢測在線流量計(jì)過程中，多使用外夾式超聲波流量計(jì)。但從很多實(shí)際檢測情況反映，外夾式超聲波檢測精度不夠高，而且外夾式在超聲波流量計(jì)安裝和檢測過程中還有很多需要注意的問題。

1 外夾式超聲波流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

1）外夾式超聲波流量計(jì)攜帶方便、操作便捷、數(shù)據(jù)讀取直觀，可以記憶并保存讀取數(shù)據(jù);

2）測量液體較為廣泛，包括水、海水、漿液或油、酸堿之類等均勻的液體;

3）非接觸式測量方式、重量輕、體積小;

4）外夾式超聲波流量計(jì)探頭的安裝簡單，而且不同大小的探頭可檢測不同管徑的管道，在保證準(zhǔn)確度的情況下，外夾式超聲波流量計(jì)最小可以測量DN15的管道，最大可以測量DN3000以上的管道;

5）外夾式超聲波流量計(jì)測量流量過程中無需破壞管道，探頭直接接觸直管段即可，無壓損，可以在已經(jīng)安裝好的管再進(jìn)行流量測量;

6）適合測量不同材料的管道，常見的如金屬管道（不銹鋼、碳鋼、鑄鐵等）、塑料管道等，還有一些透聲材料較好的管道。

2 超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)

由于被測液體的溫度受超聲波探頭與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測液體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全影響。目前一般國產(chǎn)的超聲波流量計(jì)只能用于測量200 ℃以下的流體。

超聲波流量計(jì)的測量線路比一般流量計(jì)復(fù)雜。這是因?yàn)橐话愎I(yè)計(jì)量中液體的流速常常是每秒幾米，而聲波在液體中的傳播速度約為1500 m/s左右。所以被測流體流速（流量）變化對聲速的變化量影響最大也是10-3數(shù)量級。若要求測量流速的準(zhǔn)確度為1%，則對聲速的測量準(zhǔn)確度需為10-5～10-6數(shù)量級，因此，必須有完善的測量線路才能實(shí)現(xiàn)。這也正是超聲波流量計(jì)只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前提下才能得到實(shí)際應(yīng)用的原因。

測量精度不夠高。目前進(jìn)口的超聲波流量計(jì)準(zhǔn)確度等級在0.5級左右。而國產(chǎn)的超聲波流量計(jì)準(zhǔn)確度等級一般在1級或者更低些，不能夠完全滿足檢測要求。

超聲波流量計(jì)受外界條件的影響比較大。比如測量管道附近有高電場、磁場等都會(huì)對超聲波流量計(jì)測量有影響。

3 超聲波流量計(jì)安裝使用的注意事項(xiàng)

1）當(dāng)管道內(nèi)流體方向是由下向上的時(shí)候，可以使用超聲波流量計(jì)測量。如果液體流向是自上向下的，這個(gè)管道是不適合用超聲波流量計(jì)測量流量數(shù)。

2）如測量的管徑低于DN15，最好選擇進(jìn)口超聲波流量計(jì)，目前國產(chǎn)超聲波流量計(jì)對于小管徑測量，測量精度很難達(dá)到技術(shù)要求。當(dāng)測量的介質(zhì)為常溫時(shí)，可選擇國產(chǎn)超聲波流量計(jì)，溫度在120 ℃到200 ℃時(shí)，應(yīng)選擇進(jìn)口超聲波流量計(jì)。

3）測量管道比較老舊的工況，盡量使用單聲層（Z法）方法安裝探頭，不要使用雙聲道和多聲道（V、W法）。單聲道更容易接收信號，不容易產(chǎn)生錯(cuò)誤信號，能夠保證高精度測量。

4）超聲波流量計(jì)的傳感器安裝處和管壁反射處必須避開接口和焊縫。同時(shí)也要避免在水泵、大功率變頻等即有強(qiáng)磁場和震動(dòng)干擾處安裝傳感器，安裝點(diǎn)上游距水泵應(yīng)有30D以上的距離，保證流體充滿管道。要有足夠長的直管段，安裝點(diǎn)上游直管段必須要大于等于10D（注：D=管段直徑），下游要大于5D。

5）超聲波流量計(jì)的傳感器安裝處的管道襯里或污垢層不能太厚，否則會(huì)影響聲音傳播速度，進(jìn)而影響測量精度。襯里、銹層與管壁間不能有間隙。對于銹蝕嚴(yán)重的管道，可先處理掉表面的銹層，保證聲波正常傳播。傳感器工作面與管壁之間保持有足夠的耦合劑，不能有空氣和固體顆粒，以保證耦合良好。

6）測量前，要對管道的外周長（用卷尺）、壁厚（用測厚儀）、管道外壁的溫度（表面溫度測量儀）等進(jìn)行測量，能夠更利于超聲波流量計(jì)的參數(shù)設(shè)定，使測量數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。當(dāng)遇到管道有油漆或涂層的管道時(shí)候，可以先用角磨機(jī)或打磨機(jī)等設(shè)備處理管道表面圖層，然后再用砂紙磨平，這樣保證超聲波流量計(jì)的流量傳感器安裝點(diǎn)光滑、平整，有利于探頭與管道良性接觸。

7）探頭的安裝距離是保證測量準(zhǔn)確度的重要測量參數(shù)，為了保證找到最佳信號強(qiáng)度，使用移動(dòng)其中一個(gè)探頭的方式找信號。但是往往找到信號，發(fā)現(xiàn)探頭的安裝距離又對不上。正確的找信號的方式是同時(shí)平行移動(dòng)兩個(gè)探頭，在保證探頭的安裝距離符合要求的前提下找最佳安裝點(diǎn)。在信號強(qiáng)度較大時(shí)確定測量位置，最后一定要用實(shí)測的方法（一般超聲波流量計(jì)自帶測量功能）確認(rèn)探頭的安裝距離準(zhǔn)確無誤。

4 結(jié)語

外夾式超聲波流量計(jì)現(xiàn)場測量流量時(shí)，能否夠檢測到正確的信號，檢測是否準(zhǔn)確，這與超聲波流量計(jì)安裝是否合適有著很大的關(guān)系。所以為了保證檢測的準(zhǔn)確度，在使用外夾式超聲波流量計(jì)測量時(shí)一定要正確安裝。

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