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影響超聲波流量計測量準確度的幾個因素

發布:2021/10/30 17:07:41人氣:44
一、引言
隨著市場經濟的發展,計量已經滲透到社會的各行各業,與企業的發展息息相關。準確計量已經成為越來越多企業的迫切要求。
我國從六十年代起開始超聲波流量計的研究工作,到八十年代取得實質性成果,但其測量準確度不是很高。九十年代以后隨著電子技術、數字技術的迅猛發展,超聲波流量計的測量準確度得到了較大提高。但是,超聲波流量計的使用過程中受人為操作影響較大,若忽視其中一些重要的影響因素,將會大大影響超聲波流量計的測量準確度。
二、超聲波流量計概述
超聲波流量計是利用超聲波在流體中的傳播特性來測量流量的流量計,主要由安裝在測量管道上的超聲換能器(或換能器和測量管組成的超聲流量傳感器)和轉換器組成。換能器和轉換器之間由專用信號傳輸電纜連接。
按測量方法分類有,傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、相關法、噪聲法等。目前,市場上傳播速度差法和多普勒法的超聲波流量計應用zui為廣泛。本文主要討論傳播速度差法的液體超聲波流量計的使用。
超聲波流量計的優點:
(1)攜帶、安裝方便;
(2)量程比寬,不干擾流場,無壓力損失,外夾裝式超聲波流量計可實現不斷流安裝測量;
(3)無可動易損部件,穩定性好;
(4)適用性強,一臺流量計可用于不同管徑不同流量的測量;
(5)造價基本與所測管徑無關,性價比高。
缺點:
(1)要求準確知道管道參數;
(2)人為操作影響較大,對操作人員要求高;
(3)作為標準表進行現場校準或比對要及時溯源。
 
三、影響測量準確度的因素
超聲波流量計的準確度等級一般可達到1.5級或1.0級,也有一些多聲道和插入式超聲波流量計準確度等級可達到0.5級。如果要在實際使用中保證超聲波流量計的測量準確度,有幾個重要的影響因素應引起大家的重視。根據幾年來我們使用超聲波流量計的經驗,在影響超聲波流量計測量準確度方面談一些體會,供大家參考。
1、安裝條件和使用環境
超聲波流量計屬于速度式流量計,它對流場有一定的要求。管道內液體必須為滿管。安裝時前、后直管段在一般情況下應至少滿足前10D后5D的要求(若使用說明書上有具體要求,應滿足說明書上要求)。若上、下游側安裝有90°彎頭、T字形彎頭、漸擴管、漸縮管等阻流件時,應將超聲波流量計上、下游直管段延長到30D至50D。不少使用者忽視了閥門對流場的影響,認為閥門完全打開時管道內為通徑對流場無影響。其實不然,無論是蝶閥還是球閥、閘閥,當其完全打開時,其內部仍然有阻流件影響流場,流場不穩定就造成了測量準確度的降低。
超聲波流量計使用時應避開強電磁和聲波信號的干擾。使用中我們發現在變頻器旁、高壓線下方、車輛密集的馬路旁,都會對超聲波流量計的測量準確度產生影響。
2、管道參數測量不準確
超聲波流量計是利用聲波信號在同一傳播距離時,在順流、逆流兩個方向上有不同的傳播速度,用傳播速度之差與被測液體流速的關系求得流速。流量是流速與管道橫截面積的乘積。若要得到準確的流量,就需要知道準確的換能器傳播距離和管道橫截面積,而這些數據是通過使用者人工輸入管道外徑、材質、壁厚、襯里及襯里厚度等參數,經流量計內部計算得出的。因此,這些參數的準確與否將直接影響到超聲波流量計的測量準確度。
設計圖紙或熟悉情況人員提供的管道數據都有可能出現偏差,zui可靠的方法是進行現場測量?,F場測量時應選取科學的方法,首先采用具有檢定證書的量具如游標卡尺等測量管道外徑、壁厚。若被測管徑較大無法用量具測量時,則應采用坐標紙或卷尺包裹外徑的方法測量,測量時應注意管壁外涂覆層、銹蝕、焊縫等的影響。管道壁厚可以用測厚儀進行測量。
管道內若有樹里,應確定其材質和厚度。使用中我們發現一些管道采用水泥砂漿襯里防腐,對聲波信號的傳輸有較大的影響,若測量不準確會影響超聲波流量計的測量準確度,甚至造成流量計無法正常工作。
3、換能器的安裝
根據超聲波流量計的測量原理,換能器的安裝是影響測量準確度的關鍵因素。當采用V法安裝時,兩個換能器的水平位置較易保證。當采用Z法安裝時,應當用坐標紙包裹管道,再沿中線對折,然后將兩個換能器的水平中心對準坐標紙兩端進行安裝,這樣可以保證換能器發射的聲波信號穿過管道軸線,減小對測量準確度的影響。超聲波流量計換能器安裝時應避開管道頂部和底部,盡量安裝在管道的水平位置,或者在與水平直徑成45°角的范圍內,還應注意避開焊縫。管道的頂部易積聚氣體,底部易沉淀雜物,氣體、雜物和焊縫都會使超聲波信號發生非正常的反射,從而影響超聲波流量計的測
量準確度,甚至造成流量計無法正常工作。
根據流量計計算出的安裝距離安裝換能器,應綜合參考流量計的信號強度,測得聲速值、信號質量、安裝距離檢査等參數將換能器安裝位置調整到zui佳位置。在調整換能器時應注意不要只保證信號強度zui佳,而忽略安裝距離、聲速值等參數;也不要只保證安裝距離而忽略其他參數。安裝距離是根據使用者輸入的參數計算出的理論值,若管道截面圓度不夠、內壁有結垢等情況,就會使實際安裝距離和理論距離出現差異。若超聲波流量計測得聲速值與實際聲速值相差超過±2℃時,流量計測得瞬時流量值與實際流量值也會出現差異。
4、經過檢定、校準的超聲波流量計使用不正確
超聲波流量計一般配有兩副或三副換能器,每副換能器所適用的管徑各不相同。因此,在實際使用中轉換器與換能器的組合應當與檢定、校準時相一致。例如:若用轉換器配中型
換能器在DN400管徑上用Ⅴ法進行檢定、校準,那么在現場也必須用轉換器配中型換能器在DN400管徑上使用V法進行測量。若在其它管徑上或配其它類型的換能器使用,都不能保證流量計的測量準確度。使用中我們發現超聲波流量計配同一副換能器在不同的管徑上檢定、校準會得到不同的修正系數。相同類型的換能器因技術水平所限不具有互換性,也會得到不同的修正系數。另外,不同的安裝方式也會得到不同的修正系數。
使用者應根據現場使用情況,將所有需要被測量的管徑和使用的換能器以及采用的安裝方式都要進行檢定、校準。有些使用者用一副換能器在一個管徑上檢定、校準后得到的修正系數,用于其它所有的管徑,這樣往往會影響流量計的測量準確度。另外,使用者在每次測量開始前,均應檢査流量計內的修正系數,保證其為經檢定、校準后給出的系數。
對于插人式超聲波流量計,插人深度是關鍵因素。我們建議使用者送檢時應將現場使用的插入短管一同送檢。檢定、校準結束后不要拆卸換能器,應保持檢定、校準時的狀態不變安裝在現場管道上,這樣才能保證流量計的測量準確度。
 
四、結束語
超聲波流量計在使用時受人為操作的影響較大,使用者若能在使用中注意上述幾個方面的問題,將會提高它的測量準確度。超聲波流量計的方便性和經濟性是其它流量計無法比擬的優點,它已經得到越來越多用戶的認可。
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