外夹式超声波流量计

超声波流量计

概述

外夹式超声波流量仪表是以“速度差法”为原理，测量圆管内液体流量的仪表。它采用了*的多脉冲技术、信号数字化处理技术及纠错技术，使流量仪表更能适应工业现场的环境，计量更方便、经济、准确。产品可广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。

工作原理

当超声波束在液体中传播时，液体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，其关系符合下列表达式

其中

θ为声束与液体流动方向的夹角

M 为声束在液体的直线传播次数

D 为管道内径

Tup 为声束在正方向上的传播时间

Tdown为声束在逆方向上的传播时间

ΔT=Tup –Tdown

设静止流体中的声速为c，流体流动的速度为u，传播距离为L，当声波与流体流动方向一致时（即顺流方向），其传播速度为c+u；反之，传播速度为c-u.在相距为L的两处分别放置两组超声波发生器和接收器（T1,R1）和（T2,R2）。当T1顺方向，T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间为t1和t2,则

t1=L/(c+u)； t2=L/(c-u)

由于在工业管道中，流体的流速比声速小的多，即c>>u,因此两者的时间差为 ▽t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知，当声波在流体中的传播速度c已知时，只要测出时间差▽t即可求出流速u，进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等。

相差法

如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列，则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc

式中，w为超声波角频率。当测得▽O时即可求出u,进而求得流量Q。此法用测量相位差▽O代替了测量微小的时差▽t，有利于提高测量精度。但存在者声速c对测量结果的影响。

频差法

为了消除声速c的影响，常采用频差法。由前可知，上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为▽f可用下式表示 ▽f=[（c+u）/L]-[(c-u)/L]=2u/L

由此可知，只要测得▽f就可求得流量Q，并且此法与声速无关。超声波技术及其应用一、没测量水位概况

特点

◆的信号数字化处理技术，使仪表测量信号更稳定、抗力强、计量更准确。

◆无机械传动部件不容易损坏，免维护，寿命长。

◆电路更优化、集成度高；功耗低、可靠性高。

◆智能化标准信号输出，人机界面友好、多种二次信号输出，供您任意选择。

◆外夹式现场管道不用断流，安装方便。

应用领域

广泛应用于石油、化工、冶金、电力、给排水等领域。

产品分类

5.1 超声波流量计/热量表的组成

超声波流量计=主机+超声波传感器传感器

超声波热量表=主机+超声波传感器传感器+温度传感器

5.2主机分类

5.3流量传感器和温度传感器的分类

5.4测量组成图

5.4.1分体式超声波流量计测量组成图

注：盘装式、防爆式组成图与上图相同

5.4.2一体式超声波测量组成图

5.4.3超声波模块测量组成图

供回水管道安装 PT100温度传感器 ，接入超声波流量计即实现热量测量

外形尺寸与接线

6.1分体式主机的安装及接线

6.1.1壁挂式防爆式主机尺寸安装与说明

   厚度75mm                                    厚度165mm

壁挂式用于挂墙安装用                          防爆式用于防爆场合

4个φ6mm膨胀螺栓固定                         防爆等级：DIIBT5   

或铁钉固定                                    用4个φ8mm的膨胀螺栓固定

壁挂式防爆式主机接线                                     

6.1.2盘装式尺寸图及接线

盘装式用于仪表盘安装

开孔尺寸：152*76mm

6.1.3一体式主机安装尺寸及接线图

主机通常安装于管道上 ，为了防止仪表井水淹没主机，也可安装于井壁。

一体主机接线图

打开后盖即可完成接线，接线完成后，请上紧防水接头和后盖螺丝，以免漏水。切勿打开前盖。

6.1.4模块的安装尺寸及接线图

6.2传感器的简介及接线图

外夹式传感器简介

外夹式传感器接线图

安装与调试

7.1选择安装地点

安装点的正确选择是传感器安装的关键，选择安装点必须考虑下列因素：满管、振动、稳流、结垢、温度、压力、电磁干扰以及仪表井。

*满管

以下情况确定为满管流体。

*振动

安装点的管道不能有明显振动，否则需要加固管道。

*稳流

稳定流动的流体有助于保证测量精度，而流动状态混乱的流体会使测量精度难以得到保证 。

满足稳流条件的标准要求：

①管道远离泵出口、半开阀门，上游10D,下游5D (D：管道外径）；

＠距离泵出口、半开阀门30D。

*结垢

管内壁结垢会衰减超声波信号的传输，并且会使管道内径变小 。所以内壁结垢的管道会使流量计不能正常测量或影响测量精度，因此，要尽量避免选择啻道内壁结垢的地方作为安装点。

*温度

安装点的流体温度必须在传感器的使用范围内。应尽量选择温度更低的安装点。所以，同一管线尽量避免锅炉水出口、换热器出口的地方，尽可能安在回水管道上。标准外夹式、插入式使用温度：-30-90℃；高温外夹式、插入式使用温度：-30-160℃。

*压力

标配的插入式和管段式传感器可承受的压力值为：1.6MPa.超出此压力需定制。

*电磁干扰

超声波流量计的主机、传感器以及信号电缆很容易受到变频器、电台、 电视台、微波通讯站、GSM基站、高压线等干扰源的干扰。所以选择传感器和主机安装点时，尽量远离这些干扰源。

主机机壳、传感器、超声波电缆的屏蔽层都要接地。

不要和变频器采用同一路电源，应采用隔离的电源，给主机供电。

*仪表井

对于埋入地下的管道或者需要保护流量计的测量点，需要修建仪表井。为了保证足够的安装调试空间，仪表井的尺寸应满足下列要求。

     注;D代表管道直径

7.2外夹式传感器的安装与调试

安装之前请核对管道参数、流体参数设置准确，以保证安装的正确性。

7.2.1安装流程

     选择安装方法→输入测量参数→处理管道表面→安装传感器→固定传感器→检查安装

7.2.2选择安装方法及安装点位

   外夹传感器的安装方式有V法和Z法。

*V法

  DN15mm-200mm的管道优先选用V法，安装时两传感器水平对齐，其中心线与管道轴线平行即可，并注意发射方向一定相对。

*Z法

   DN200mm-6000mm的管道优先选用Z法，在V法测不到信号或信号质量差时也可选用Z法。安装时让两个传感器之间沿管轴方向的垂直距离等于安装距离，并且保证两个传感器在同一轴面上即可，并注意发射方向一定相对。

7.2.3定位安装点

*V法

上下游传感器安装点连线与管轴平行，且距离为主机显示的安装距离。

如图所示：A, B为所需定位的安装点 。

*Z法

①按照主机提供的安装距离在管道同侧先定位两个安装点A、C，两个安装点的连线AC与管轴平行。

②将下游传感器安装点C沿垂直于管轴的方向延长管周长的一半，得到点B。

③检查。用软线从两侧测量A点到B点的距离，得到长度AB1和AB2，如果AB1=AB2，则说明B点定值准确，否则需再次定位C、B点。

如图所示：A, B为所需定位的上下游传感器安装点。

7.2.4处理定位的安装点表面

定位的安装点需要除掉油漆、锈迹、防腐层，用打磨机打磨出金属光泽，并擦去油污和灰尘。

7.2.5安装传感器

传感器接线、密封完成后，在传感器的发射面上，归匀涂抹2-3mm随机附带的耦合剂，然后搜按安装距离把传感器安接在己经处理好的管道表面上，并用钢带或钢丝绳固定。

7.3检查安装

本机带有检查功能，菜单M90用于检查信号强度和信号质量，菜单M91

用于检查实测与理论传输时间比 。

7.3.1 检查信号强度和信号质量

M90窗口用于显示流量计所检测到的上下游的信号强度和信号质量Q值。

信号强度用00.0--99.9的数字表示。00.0指示没有收到信号，99.9表示

信号。信号强度≥60.0，流量计才能进行测量，

信号质量Q值用 0-99的数字表示，00表示最差，99表示最好。一般正常工作条件是信号质量Q值＞60。

安装时，请注意调整传感器，使信号强度和信号质量越大越好，这样才能保证流量计长期稳定运行，使测量结果更准确 。

信号强度和信号质量安装参考表

7.3.2检查传输时间比

M91窗口用于显示传输时间比，传输时间比是按流量计设置的参数计算超声波的理论传输时间与实际测量的传输时间的百分比值，它表示设置的测量参擞与传感器实际安装距离之间的关系。这个值应该介于97%-103%。

如果传输时间比不在97%--103%之间，说明设定的测量参数与传感器安装距离是不一致的，则设置的测量参数或传感器安装距离有误，请分别检查。