超聲波流量計在火電廠(chǎng)中的應用

    由于火電廠(chǎng)的水循環(huán)系統具有循環(huán)較慢、管道直徑較大等特點(diǎn)，所以對于其水流量的測量工作比較困難，普通儀器很難實(shí)現準確測量。超聲波流量計以其獨有的特點(diǎn)很好地解決了這一方面的難題，在流量測量方面發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。盡管超聲波流量計有著(zhù)許多無(wú)法取代的優(yōu)勢，但是在使用中也有許多事項需要我們去注意。只有對注意事項進(jìn)行足夠的重視，才能充分發(fā)揮其優(yōu)勢。本文對超聲波流量計在火電廠(chǎng)中的應用進(jìn)行了較為詳細的闡述和分析，對注意事項進(jìn)行了初步探討。

    1 超聲波流量計簡(jiǎn)介及工作原理

    超聲波流量計是通過(guò)檢測流體流動(dòng)對超聲束的作用進(jìn)而測量流量的儀器，屬于非接觸測量?jì)x器，并不與被測流體進(jìn)行直接接觸，所以也不會(huì )對流體流動(dòng)產(chǎn)生干擾和破壞。具有測量精度高、安裝方便、不與流體直接接觸、不影響管路設備的正常運行等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以在火電廠(chǎng)的流體測量中得到了非常廣泛的應用。

    根據對信號檢測的原理可以將超聲波流量計分為以下幾種類(lèi)型：傳播速度差法（直接時(shí)差法、時(shí)差法、相位差法）、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、噪聲法等等。其中以時(shí)間差法超聲波流量計最常見(jiàn)。本文也針對這種最常見(jiàn)的方法來(lái)進(jìn)行敘述。時(shí)間差法超聲波流量計通過(guò)直接測量超聲波脈沖順流和逆流傳播的時(shí)間差來(lái)實(shí)現對測量流體流量的測量。其工作原理示意圖如下：

    流速方程：

    流量計算公式：

    其中：v-線(xiàn)平均流速；

    L-超聲波在流體中的傳播路徑長(cháng)度（聲道長(cháng)度）；

    t1-超聲波從換能器1到換能器2的順流傳播時(shí)間；

    Δt-超聲波在流體中順、逆流傳播的時(shí)間差；

    θ-超聲波傳播方向與流體流動(dòng)方向之間的夾角；

    qV-體積流量；

    K-平均流速修正系數，K=v/u；

    u-面平均流速；

    v-線(xiàn)平均流速；

    D-管道內徑。

    超聲波流量計的優(yōu)點(diǎn)：

    超聲波流量計屬于非接觸式儀表，測量時(shí)并不需要將儀器放入流體內部，可以直接從流體管道外部進(jìn)行測量，對管道自身結構不用進(jìn)行再次處理，對于流體也不會(huì )造成影響，而流體自身的因素也不會(huì )影響到測量?jì)x器及測量結果，儀器自身沒(méi)有壓力損失，可以使測量結果更加準確；

    一般的測量工具隨著(zhù)流體管道直徑的增大，不論是制作工藝方面還是制造成本方面都會(huì )相應地提高，而超聲波流量計的造價(jià)與測量能力與管道直徑的大小沒(méi)有直接的關(guān)系，這樣既節約設計成本，又節約能耗，一舉兩得；

    由于其特殊的優(yōu)點(diǎn)，所能夠測量的對象更加廣泛。由于超聲波流量計測量時(shí)不用與被測對象進(jìn)行直接接觸，所以可以對那些諸如高腐蝕性、易揮發(fā)性、易燃易爆等具有惡劣性質(zhì)的對象進(jìn)行流量測量，而且對設備本身也不會(huì )產(chǎn)生損害。正是由于其不受被測對象限制這一特點(diǎn)，才給測量工作帶來(lái)了極大的便利。此外，對于管道的材質(zhì)要求也比較低。

    2 實(shí)際應用過(guò)程中所應注意事項

    在實(shí)際的應用過(guò)程中需要注意的事項有很多，概括為一下幾個(gè)方面。

    2.1 公式中的參數要進(jìn)行準確測量

    根據超聲波流量計的測量原理公式可以知道，流體管道的直徑和管壁厚度的測量結果與流速的計算相關(guān)，所以在計算過(guò)程中，首先要保證測量的準確性，要使用恰當的工具，在測量過(guò)程中要注意進(jìn)行多次測量，然后取數據的平均值，以減小誤差，保證數據的準確性。

    2.2 安裝位置和方法均要合理

    超聲波流量計應該安裝在管道的直管段，并且要遠離流動(dòng)紊亂的位置，以減少振動(dòng)對測量結果的誤差。將設備盡量安裝在懸空的水平管道上，這樣不僅方便安裝施工，同時(shí)對于位置調整也是十分方便的。設備安裝的方法正確與否也直接會(huì )影響到設備的測量結果。

    2.3 探頭的安裝和調整

    超聲波流量計探頭是其最重要的部位，也是影響測量結果最重要的因素。一般情況下探頭有兩種安裝方式：直射式測量的Z式安裝和反射式測量的V式安裝。前者是最常用的方式，但是二者適用范圍有一定的區別。如果流體流動(dòng)情況較復雜，比如會(huì )產(chǎn)生旋渦斜流等情況時(shí)則采用V式安裝；一般正常情況下兩者都可以采用。為了減小流體中氣體對測量結果的影響，一般講探頭安裝在管道的兩側而不是頂部。

    當探頭安裝出現問(wèn)題時(shí)會(huì )導致設備不能正常運行，主要有信號不穩定和不能進(jìn)入測量程序兩種狀況。

    信號不穩定主要由流體本身原因或者探頭安裝錯誤兩方面的原因引起，需要對二者進(jìn)行分析。如果是流體原因，則需要改變探頭的安裝位置，對于后者則可以將安裝方式進(jìn)行對換，以增加信號穩定性，或者調整兩個(gè)探頭之間的距離。保持信號強度在一定的最佳范圍內，需要通過(guò)調整兩個(gè)探頭間的距離來(lái)實(shí)現。

    如果設備不能進(jìn)入測量程序，自檢失敗，說(shuō)明探頭安裝有問(wèn)題，也有可能設備受到環(huán)境影響干擾過(guò)于嚴重，影響到了設備的性能。對于安裝問(wèn)題，需要對安裝方式進(jìn)行重新檢查和安裝，要保證探頭的安裝位置，檢查探頭的間隔距離是否合理，探頭安裝平面是否與流體運動(dòng)方向平行等等。除此之外，管道內壁和外壁的清潔程度對于測量的結果也有影響，內壁污垢太多會(huì )影響到流體流速，外壁污垢太多則會(huì )對探頭安裝的穩定性產(chǎn)生威脅。如果是因為外界環(huán)境因素對結果產(chǎn)生影響，則需要重新選擇安裝地點(diǎn)進(jìn)行安裝。

    3 結論

    通過(guò)對超聲波流量計的工作原理進(jìn)行了解，對于安裝運行過(guò)程所出現的問(wèn)題進(jìn)行闡述和分析，并提出改善措施，可以有效改善儀器的不足之處，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，以保證其更好的為人類(lèi)生產(chǎn)生活服務(wù)�；痣姀S(chǎng)的管道設備比較龐大，流體流量測量比較困難，使用超聲波流量計可以有效解決這方面的問(wèn)題，得到比較令人滿(mǎn)意的結果。