简述便携式超声波流量计现场管道流量测量与分析
发布时间:2018-01-05 08:35:50 浏览量:2550
现在盛行的便携式超声流量计运用方便灵敏,一般适用于检测大口径管道的流量,但是现场运用的实践检测精度,常因作业忽略,换能器装置间隔及流转面积等检测的差错而形成精度下降。不正确的装置乃至会使得仪器彻底不能作业。因而,仪器现场的装置与调试关于检测对错常重要环节,本文就现场运用超声波流量计所遇到的问题进行剖析,总结出管道流量准确检测的办法。
1 超声波流量计的原理
超声流量计运用超声波在活动的流体中传达时,能够载上流体流速信息的特性,经过接纳和处理穿过流体的超声波信息就能够检测出流体的速度,然后换算成流量。它具有下列主要特点:①处理了大管径、大流量及各类明渠、暗渠的检测困难的问题;②对介质简直无要求;③检测准确度简直不受被测流体温度、压力、密度、粘度等参数的影响;④检测规模度宽,一般可达20∶1。
时差法[1]检测是在被测流体内由两对超声波发作器和接纳器组成两个通道,分别在顺流方向和逆流方向发射超声波脉冲,检测其传达的时刻差△t。
顺流方向发射超声波脉冲的传达时刻为
逆流方向发射超声波脉冲的传达时刻为
其间:L——超声波发射器到接纳器之间的间隔,也称声程;c——被测流体停止时的超声波传达速度;u——被测流体的速度。
在顺流和逆流状况下超声波的传达时刻差为
因为超声波传达速度c远大于流体流速u,故能够为c2-u2≈c2,故
即
由上式可见:当超声波在停止流体中的传达速度能够为常数时,流体流速就与时刻差△t成正比,检测△t即可得到流速,进而求得流量。
2 超声波流量计的装置与调试
一般,超声波流量计的装置应从以下几个方面考虑:①详细了解现场状况;②断定装置办法;③挑选装置管段;④核算装置间隔,断定探头方位;⑤管道外表处理;⑥探头装置及接线;⑦用示波器调查接纳波形,微调并固定探头。
2.1 换能器[2]的装置
(1)正确挑选装置地址
一般,当管道内径为D时上游直管段长度应大于10D,下流大于5D。当上游有泵、阀门等阻力件时,直管段长度至少应有30~50D,有时乃至要求更高,如距泵房要求70~100m。当选用双声道或多声道检测时,表前直管段能够有显着缩短。
不同办法阻流件应装备的直管段长度列于表1所示。
(2)正确挑选装置办法[3]
当流体平行于管轴活动时,通常可用图1中的透过法(Z法)装置能获得较好的精度。但当流体活动方向与管轴不平行,存在半径方向的速度成分时,应选用图1中的反射法(V法)或许选用2V法装置。关于已装备好的流体管道,特别是检测大口径管道流量时,因为上游活动状况的搅扰而易于形成检测差错的场合,比较适宜的办法是添加检测线,即添加超声波的传达途径,更多地承受传达途径中的流速信息,进行均匀,以抵消流体扰动形成的检测差错。添加检测线时,换能器的装置应使超声波传达途径均匀地置于流转截面上。一般以为有4条检测线(即4个换能器)就满意了。
(3)断定装置间隔
换能器的装置应依据详细的检测办法依据阐明书上的过程进行,各种检测办法下的装置过程略有不同,但其原理类似。下面以普遍运用的透过法(Z法)的换能器装置为例,阐明一对换能器的装置间隔的断定办法。
一对换能器的装置有个基本原则,称为间隔法[4]:就是发射换能器与接纳换能器应在管道的半圆平分线上(关于V法,则在同一半圆基线上),并依据实践的管道内径,壁厚及被测流体的性质,参数等核算,断定两换能器之间的轴间间隔h,确保装置时h值的准确。其核算公式:
h=2δ tanθ2+D tanθ3
其间:δ——管壁厚;D——管内径;θ2——声波进入管壁中视点;θ3——声波进入流体中视点
现在的超声流量计显现仪器一般都有核算装置间隔的功用,只要将管道材料、管径、壁厚、等管道参数,流量计就能计量出装置间隔h,然后用上述的间隔法断定装置方位。
上述间隔法只能用于管道条件较好的场合。当管道条 件欠好时,如因为运用时刻太长,结垢严峻,又不知结垢(1)正确挑选装置地址实践厚度,这时就很难断定装置间隔h,关于这种状况,可选用渡越时刻法[5]装置换能器。

图1 换能器的装置
首先将显现仪器的灵敏度旋钮到中心方位,然后按要求将一只换能器固定在管道的一侧,将另一只换能器涂上黄油在管道的另一侧沿上,下,左,右方向移动,调查显现仪器的循环显现灯或数字,当循环显现灯亮了或有数字显现,则微动换能器,调查渡越时刻,当渡越时刻接近所给定的数值时,停止移动换能器,此刻若渡越时刻的前4位数稳守时,阐明换能器已装置好。将换能器固定好,仪器就能够正常作业了。
2.2 显现仪器的装置
(1)显现仪器的装置地址
显现仪器的装置地址应挑选振荡冲击很小的方位,留意防止电磁场的影响,仪器电源应防止引起电压动摇,运用环境温度亦应在阐明书中的规模之内,除特别密封仪器外,应装置在无腐蚀性的环境中。
(2)连线长度
仪器与换能器之间的连线运用屏蔽线,连线长度按阐明书要求,一般不超越500m,但在发电厂,因为搅扰较大,连线长度一般不超越100m。
3 实践事例与经历总结 为了找出影响超声波流量计精度的要素,在检测江苏东南钢铁厂排水系统管道流量的时分,进行了现场的实验。总结了一下几点经历。
(1)要有满意长的表前直管段长度(如表1所示)。
(2)管道几许尺度准确,管内结垢不能太厚。由流量与管径的联系可知,管径每存在1%的差错,就会发作约3%的流量检测差错。因而,运用超声波流量计时,必须将壁厚检测准确。
管道结垢,不光形成管径差错,还会使声波发作散射,下降超声波流量计的检测精度。结垢过厚时,仪器乃至不能作业。表2为管道结垢对流量检测的影响核算表。 关于有的管道结垢已十分严峻,能够先把换能器拿下来,用手锤敲敲装置换能器的部位,水垢收到轰动后会部分坠落下来,再把换能器装置在管道上测验,如果还不可,只有主张单位将检测段管道更新为不锈钢管道。
(3)在仪器的上游的管道上设置排气阀
输水管道中有空气是普遍存在的问题,源水管道中气体含量更大。管道中的气体占据管道有用截面积,使流量检测发作差错。如果管道中气体过多,会使超声波发作散射而使仪器不能作业。因而,在仪器上游装置排气阀是必要的。
排气阀的方位应装置在仪器上游30D以上处,每隔一守时刻就应排气一次。在东南钢铁厂DN600和DN900两管道做实验发现,在没有装置排气阀时,流量计约多计水量9%~10%。
(4)管道中的流体没有充溢管道
当换能器在管道上装置好后,流量计接纳的强度信号在荧幕上仍没有显现,而其他预显程序正常时,阐明管道中流体没有充溢管道。
4 结束语
经过对基本原理的了解和现场实验的经历总结,再次对东南钢铁厂的排水系统检测流量,经过与已校准的在线流量计的比照,发现当考虑了以上搅扰精度的要素和选用适宜的装置办法后,检测精度由第一次的±1.67%提高到±0.81%,满意了测验精度的要求。
参考文献
[1]苏彦勋,梁国伟,盛健.流量计量与测验[M].北京:我国计量出版社,2007,112-123.
[2]纪纲.流量检测仪器运用技巧[M].北京:化学工业出版社,2005,120-122.
[3]蔡武昌,应启夏.新式流量检测仪器[M].北京:化学工业出版社,2006,59-63.
[4]孙淮清.流量检测办法和仪器的选用[M].北京:化学作业出版社,2006,163-167.
[5]Miller.R.W.流量检测工程手册[M]北京:机械工业出版社,1995,120-126. (end