超聲波流量計在制鹽生產(chǎn)中的應用

    超聲波流量計具有近30a的發(fā)展歷史，特別是近幾年發(fā)展較快，由于其具有安裝簡(jiǎn)單、操作方便、通用性好，采用先進(jìn)的計算機軟件、自動(dòng)修正流場(chǎng)分布變化造成的誤差、消除噪聲影響并穩定輸出、幾乎不需維護等特點(diǎn)，廣泛應用于水電、石油、化工、采礦、冶金、供水等部門(mén)的流量測量。

    1 基本原理及測量方法

    超聲波測量的原理，主要是由于超聲波在靜止介質(zhì)中的傳播速度與流動(dòng)流體中的傳播速度不同，即超聲波傳播速度與流體的流速有關(guān)，因而可以通過(guò)測量聲波在介質(zhì)中的傳播速度的方法求出流速，進(jìn)而即可求出流量。設聲波在靜止流體中的傳播速度為c，流體的流速為υ，傳播距離為L(cháng)，如圖1所示。

圖1 超聲波測速原理

    當換能器T₁、T₂發(fā)出聲波時(shí)，經(jīng)t₁，t₂時(shí)間后，接收器R₁，R₂分別接收到聲波，其關(guān)系如下。

        （1）

        （2）

    由于工業(yè)管道中流速遠較聲速小，即c>>υ，因此兩者的時(shí)差為

        （3）

    當聲波在流體中的傳播速度已知時(shí)，測出時(shí)差便可以求出流速，進(jìn)而求出流量。這種測量方法為時(shí)差法。此外，還有相位差法、頻率差法、聲束偏移法、多普勒效應法等。

    2 應用

    某化工股份有限公司主要產(chǎn)品是鹽，原先由采輸鹵車(chē)間至鹵水處理的鹵水流量及經(jīng)鹵水處理至制鹽車(chē)間的精鹵流量，均采用普通水表計量。由于腐蝕太大，水表葉輪經(jīng)常壞，計量精度低，因此于2003年開(kāi)始先后在采輸鹵車(chē)間105#井出鹵流量、制鹽車(chē)間精鹵流量、回頭母液計量及鹵水處理原鹵計量中均改用超聲波流量計計量。由于超聲波流量計是一種非接觸式儀表，避免了儀表被腐蝕的問(wèn)題，特別是其可測含一定顆�；驓馀萘黧w流量的特性，更適合于從3000m深鹵井出來(lái)的含有少量氣泡的鹵水流量測量，解決了其它流量計無(wú)法測量的問(wèn)題。

    該流量計安裝方便，運行時(shí)不需停泵照樣能安裝，調試簡(jiǎn)單，再加上其智能化功能，只需按屏幕上菜單提示操作相應的鍵即可完成調試，幾乎不需要維修，計量準確，效果令人滿(mǎn)意。

    3 選用時(shí)的注意事項

    （1）現場(chǎng)環(huán)境。雖然超聲波流量計有抑制噪聲的功能，但若噪聲過(guò)大，則對測量精度有較大影響，曾試圖用超聲波流量計測制鹽蒸發(fā)罐循環(huán)泵流量，因其噪聲過(guò)大而讀數不穩。

    （2）介質(zhì)的組成。超聲波流量計可測潔凈液體和污濁液體，在選擇儀表時(shí)，必須了解所測介質(zhì)的成分，以免所選儀表不能測量造成資金浪費。如在測原鹵時(shí)選用適合測污濁液體的流量計，測精鹵則選用適合測潔凈液體的流量計，精鹵只是將原鹵中少量的鈣離子和鎂離子除去，其它成分完全一樣。一般若測量潔凈液體，選用時(shí)差法超聲波流量計；若測量含一定顆�；驓馀莸囊后w，則選用多普勒超聲波流量計。

    （3）超聲波流量計主要由主機和換能器組成。其測量效果的好壞很大程度上取決于換能器的選擇和安裝。換能器的選擇主要考慮其安裝形式和介質(zhì)溫度，若介質(zhì)溫度超過(guò)80℃，則必須選擇高溫換能器。其安裝必須嚴格按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行，否則影響測量精度甚至無(wú)法測量。

    （4）在安裝時(shí)，如果管道內壁結垢嚴重，在調試中輸入管壁的厚度應適當考慮內壁結垢的因素，比原管壁的厚度稍大一些，具體值應根據現場(chǎng)而定，這樣測得的流量精度更高。

    （5）在儀表調試時(shí)要輸入所測液體的聲速，一般在產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)中列有一些常見(jiàn)液體的聲速。如果在說(shuō)明書(shū)中查不到，則可用相近介質(zhì)的聲速替代所測液體的聲速。

    （6）當測量含有固體顆�；驓馀莸囊后w流量時(shí)，若發(fā)現讀數始終有誤差，如果流量計符合安裝條件，檢查安裝如無(wú)問(wèn)題，則說(shuō)明管道內固體顆�；驓馀萘坎蛔�，或者是出現固體顆�；驓馀菥奂�現象，不能形成穩定流，表明此超聲波流量計不適宜測該介質(zhì)的流量。

    （7）換能器與管道間的耦合劑必須保持完好，若有空氣進(jìn)入將給測量帶來(lái)誤差。

    （8）隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，國產(chǎn)超聲波流量計的性能完全可與進(jìn)口產(chǎn)品相媲美，而價(jià)格便宜得多，因此完全可以選用國產(chǎn)超聲波流量計代替進(jìn)口產(chǎn)品。