外夾式超聲波流量計的安裝和注意事項分析

胡偉　王項杰　高坤

摘 要：外夾式超聲波流量計是超聲波流量計的一種，被廣泛應(yīng)用于大管徑流量的測量工作中，屬于一種理想的節(jié)能型流量計。本文從外夾式超聲波流量計原理入手，對其安裝使用的注意事項進(jìn)行深入分析，并針對安裝中存在的問題給予相應(yīng)的解決辦法，以此為企業(yè)在安裝、使用外夾式超聲波流量計提供有力的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：外夾式;超聲波流量計;注意事項

前言：低壓損、適用范圍廣、非接觸測量等是外夾式超聲波流量計的優(yōu)點，經(jīng)常被用來測量大管徑、非導(dǎo)電性的流體流量。此外，外夾式超聲波流量計與均速管流量計相比，具有較好的測量特性，但仍存在一些亟待解決的問題。因此，分析外夾式超聲波流量計的安裝和注意事項，對提升測量效果具有十分重要的現(xiàn)實意義。

1外夾式超聲波流量計原理

外夾式與內(nèi)嵌式是超聲波流量計的兩種形式，由于外夾式超聲波流量計具有多組探頭，并且攜帶方便，能夠單獨顯示測量出的流量結(jié)果，應(yīng)用服務(wù)范圍也相對較廣。外夾式超聲波流量計原理為：首先，由換能器發(fā)射能夠穿透管壁與介質(zhì)的超聲波;其次，由被接收換能器完成超聲波的接收過程;最后，利用數(shù)字式多脈沖時差技術(shù)，測量超聲波完成順流與逆流路徑耗費的時間。因此，外夾式超聲波流量計分辨出的超聲波時間差在100ps范圍內(nèi)，然后根據(jù)流體流速與傳播時間之間的公式，計算出流體流速，進(jìn)而得到關(guān)于管徑的體積流量。在輸入實際測量工況之后，可根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對測量結(jié)果進(jìn)行修正處理，進(jìn)而得到更加精準(zhǔn)的流體流量，充分發(fā)揮出外夾式超聲波流量計領(lǐng)密度高、適用性強、便捷性高等特點。

2安裝使用的注意事項分析

2.1安裝流程及注意事項

2.1.1安裝位置的確定

為避免環(huán)境以及其他外界因素對外夾式超聲波流量計測量結(jié)果造成較大影響，相關(guān)人員應(yīng)始終按照規(guī)范流程安裝外夾式超聲波流量計的換能器與探頭以及其他設(shè)備。在選擇流量計安裝位置時，首先，保證流量計探頭在上游側(cè)10D與下游側(cè)50D以上，注意上游側(cè)30D以內(nèi)不應(yīng)有影響管道內(nèi)流體流動的因素，并要保證流量計安裝在較為平整的位置上。其次，保證測量管道內(nèi)無異物或氣泡，并且外夾式超聲波流量計應(yīng)安裝在與管道成45°角的范圍內(nèi)，最好選擇在水平中心線處安裝。最后，保證流量計安裝位置周圍無瀝青、鐵銹等物質(zhì)，必要時可使用砂紙以及其他設(shè)備進(jìn)行打磨，以此完成流量計安裝面的處理工作。

2.1.2安裝方式的選擇

外夾式、管段式、插入式是超聲波流量計安裝的主要方式，其中外夾式超聲波流量計，主要是將換能器安裝在測量管道的外側(cè)，并要緊貼管道。發(fā)生信號通道與接收信號通道是較為復(fù)雜的換能器安裝方式，需要將相關(guān)設(shè)備穿過管道與流體介質(zhì)，并且測量出的結(jié)果精度不高。因此，在選擇換能器時，一方面，注意換能器的防護(hù)等級。共分為IP65防噴水型與IP68潛水型兩類等級[1]。另一方面，注意換能器的安裝位置選擇。安裝位置盡量遠(yuǎn)離管道的閥門、泵以及大功率設(shè)備，避免外界因素對測量結(jié)果造成較大影響。此外，流量計探頭安裝方式的選擇也十分重要。首先，盡量選擇光滑的位置安裝探頭，或是使用砂紙以及其他打磨工具，處理管道安裝處的鐵銹、瀝青等，還可使用耦合劑對凹凸不平的位置進(jìn)行處理。其次，使用專業(yè)的裝置，對外夾式超聲波流量計進(jìn)行固定處理，避免影響流體流量測量的連續(xù)性。最后，當(dāng)測量管段環(huán)境較為復(fù)雜且不易接觸、觀察，可使用便攜式流量計，以此提升測量的穩(wěn)定性與可靠性。

2.1.3安裝步驟

安裝步驟主要分為安裝換能器與安裝探頭。在安裝換能器時，需要輸入外夾式超聲波流量計進(jìn)行全面分析用到的管道外徑、壁厚、材質(zhì)等參數(shù)，從而獲得關(guān)于安裝換能器的型號、方式與間距等。外夾式超聲波流量計與其他流量計相比，當(dāng)信號噪聲比在10：1以下，就會因為較強的噪聲干擾作用而影響超聲波信號的傳輸，進(jìn)而影響測量的準(zhǔn)確性。因此，可使用氣體耦合劑預(yù)先對安裝換能器的管道及西寧處理，從而減少流體中氣派的產(chǎn)生，降低噪聲對外夾式超聲波流量計測量過程的影響。在安裝探頭時，需要選擇水平位置，并在水平管道或垂直管道的兩側(cè)，45°角以內(nèi)安裝測量計探頭，然后對安裝位置處的管道及合理的打磨處理。在計算出探頭安裝距離后，應(yīng)注意在同一軸面上安裝探頭。同時，應(yīng)注意探頭安裝位置處的防水處理，可使用硅膠封住測量計探頭的四周，保障測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.1.4安裝注意事項

首先，外夾式超聲波流量計安裝間距，是在已知管材與流體的情況下，根據(jù)管道壁厚與直徑算出來的，必須保證安裝距離、流量、管道內(nèi)徑誤差分別在±1.0%、±1.0%-±2.0%、±2.0%之間，使得測量與實際數(shù)值相符。其次，預(yù)先對外夾式超聲波流量計加熱30分鐘，以此保證測量值的穩(wěn)定性。再次，依據(jù)流量計與測量管道的尺寸，合理選擇修正系數(shù)。最后，保證外夾式超聲波流量計傳出的超聲波信號，上下游信號線長度相等，避免對測量造成影響。此外，外夾式超聲波流量計的探頭時保證超聲波傳輸信號強度的關(guān)鍵。在實際安裝時，需要提前找好下一次移動所要到達(dá)的測量位置，并平行移動兩個探頭到達(dá)最佳的測量安裝點，并在確認(rèn)安裝距離與設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)相符后，在安裝外夾式超聲波流量計其他部位的設(shè)備，以此保證外夾式超聲波流量計的實測效果[2]。

2.2使用注意事項

外夾式超聲波流量計的使用注意事項包括：第一，使用超聲波流量計測量的管道流體方向為下到上時，能夠充分發(fā)揮出外夾式超聲波流量計的優(yōu)勢，而方向為由上到下時，便不適宜用外夾式超聲波流量計。第二，盡量使用單聲層方法在較為老舊的管道中安裝外夾式超聲波流量計，因為單聲層方法能夠保證測量結(jié)果維持在較高的精度范圍內(nèi)，并且純屬的超聲波信號不易產(chǎn)生錯誤。第三，當(dāng)測量管道介質(zhì)為常溫使，可使用國產(chǎn)的外夾式超聲波流量計，當(dāng)介質(zhì)溫度變化范圍為120℃-200℃時，需選用進(jìn)口外夾式超聲波流量計，以此保障測量精準(zhǔn)性與穩(wěn)定性。第四，當(dāng)流量計探頭或換能器發(fā)生故障時，要觀察管道是否發(fā)生偏移、管道內(nèi)是否有影響測量的氣體、測量計儀表是否存在異常的工作狀態(tài)，并及時解決，以此提升外夾式超聲波流量計的使用效率與質(zhì)量。

結(jié)論：綜上所述，外夾式超聲波流量計能否精準(zhǔn)的測量出大管徑以及不易接近、觀察的流體流量，與安裝方式以及使用方式具有十分密切的聯(lián)系。因此，為進(jìn)一步提升外夾式超聲波流量計測量的連續(xù)性、穩(wěn)定性以及精準(zhǔn)度，需要全面掌握流量計安裝和注意事項，并依照正確的步驟進(jìn)行安裝，充分發(fā)揮出設(shè)備的特性，促使外夾式超聲波流量計更好的為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]張弦.外夾式超聲波流量計的安裝和注意事項[J].品牌與標(biāo)準(zhǔn)化，2019（05）：64-66.

[2]張漢周.超聲波流量計的特點、安裝及常見故障分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（15）：299.

作者簡介：

胡偉（1994.05--）;性別：男，籍貫：江蘇淮安，學(xué)歷：本科，畢業(yè)于南京師范大學(xué);現(xiàn)有職稱：初級工程師;研究方向：儀表檢測.

（淮安市計量測試中心? ?223001）