便攜式超聲波流量計在循環(huán)水管道上的應用

    所謂循環(huán)水，即在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中作為熱量的載體，可以循環(huán)利用的水。始端為帶有冷卻系統的循環(huán)水池，終端為生產(chǎn)車(chē)間的換熱設備。生物化工企業(yè)的換熱設備種類(lèi)、數量均較多，因此循環(huán)水管線(xiàn)錯綜復雜，如果每根循環(huán)水管線(xiàn)上均安裝流量，將是一筆不小的費用。因此，大多數生產(chǎn)企業(yè)，在設計初始階段為了降低投資成本，就沒(méi)有給循環(huán)水管道安裝流量計。但是，為了掌握生產(chǎn)過(guò)程所有換熱設備的運行效率，必須對循環(huán)在管道中的流量進(jìn)行檢測。
    超聲波流量計為非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀(guān)察的流體以及大管徑流量。它與水位計聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開(kāi)水流的流量測量。使用超聲波流量計，不用在流體中安裝測量元件，故不會(huì )改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線(xiàn)運行。因而，超聲波流量計的運用可以很好地解決上述企業(yè)存在的問(wèn)題，與傳統的電磁流量計相比，可以說(shuō)超聲波流量計是一種理想的節能型流量計。
    1、超聲波流量計的工作原理
    超聲波流量計是基于超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息，如順流和逆流的傳播速度由于疊加了流體流速而不相同。因此通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。超聲波流量計由超聲波換能器、電子線(xiàn)路及流量顯示和累積系統三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測流體中，接收器接收到的超聲波信號，經(jīng)電子線(xiàn)路放大并轉換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現了流量的檢測和顯示。
    2、超聲波流量計的選擇
    常見(jiàn)的超聲波流量計主要有便攜式超聲波流量計、手持式超聲波流量計和固定式超聲波流量計，三種流量計的特點(diǎn)比較如下：
   （1）便攜式超聲波流量計為非接觸式測量方式、體積小、攜帶方便。適用于現場(chǎng)測量各種尺寸管道導聲介質(zhì)。測量介質(zhì)包括水、工業(yè)污水、酸堿液、各種油類(lèi)等能傳導聲波的液體。測量流速范圍為（0～±30）m/s，測量準確度等級優(yōu)于1%。
   （2）手持式超聲波流量計，體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、操作靈活、數據自動(dòng)存儲、全中文顯示。測量介質(zhì)包括水、海水、工業(yè)污水、酒精、酸減液、各種油類(lèi)等均勻、單一、穩定的液體。流速范圍為（0.01～±32）m/s，測量準確度等級優(yōu)于1%。
   （3）固定式超聲波流量計，結構緊湊、堅固、國際先進(jìn)的壓鑄鋁機殼。測量介質(zhì)包括水、海水、工業(yè)污水、酸堿液、各種油類(lèi)等能傳導聲波的液體。流速范圍為（0～±30）m/s，測量準確度等級優(yōu)于1%。生物化工企業(yè)生產(chǎn)系統的循環(huán)水中含有少量雜質(zhì)，綜合因素考慮，管道循環(huán)水流量宜采用便攜式超聲波流量計進(jìn)行測量。
    3、便攜式超聲波流量計的應用
    3.1 對超聲波流量計進(jìn)行檢定或校準
    任何流量計使用前都需要進(jìn)行檢定或校準，便攜式超聲波流量計在這一點(diǎn)尤為重要。便攜式超聲波流量計有三組探頭可以選擇（大、中、�。�，分別適用于不同的管徑范圍，每組探頭與主機的搭配在某種意義上講都是一套獨立的流量計。
    如果只在小管徑的流量標準裝置上用小探頭對便攜式超聲波流量計進(jìn)行檢定或校準，那么在使用時(shí)你如果用大探頭測量大管道的流量，就等于你是在使用未經(jīng)檢定或校準的流量計在測量流量，其計量準確性是無(wú)法保證的，因為目前的技術(shù)水平無(wú)法保證探頭的互換性，何況大小探頭之間的差異更是一個(gè)不容忽視的變量。
    因此，使用前應盡可能在與使用管道口徑相同或接近的流量標準裝置上，對便攜式超聲波流量計進(jìn)行多條管道的檢定或校準。至少要保證流量計配置的每組探頭都要檢定或校準到。
    3.2 便攜式超聲波流量計安裝
    便攜式超聲波流量計為外夾式安裝，合理的安裝可以保證便攜式超聲波流量計的準確測量。安裝前做到“三確認”，即確認循環(huán)水管道的材質(zhì)以及壁厚（充分考慮到管道內壁結垢厚度，實(shí)際內徑等于循環(huán)水管道外徑減去材質(zhì)厚度和管道內壁結垢厚度。如果管道內有襯里，還應該減去襯里的厚度）；確認管道內流體介質(zhì)以及是否滿(mǎn)管（應選擇流速穩定且充滿(mǎn)管道的管段進(jìn)行安裝，否則會(huì )影響測量的準確性）；確認管道使用年限（使用10年左右的管道，即使是碳鋼材質(zhì)，最好也采用插入式安裝）。在安裝時(shí)選擇足夠長(cháng)的循環(huán)水管段，以便形成穩定的速度分布。一般要求上游直管段長(cháng)度為5D～10D（D為管道公稱(chēng)直徑，下同），下游直管段長(cháng)度為3D～5D。如果直管段長(cháng)度達不到要求，會(huì )造成測量準確度的降低。要盡量遠離泵和閥門(mén)，泵應該距離測量管段上游50D，閥門(mén)應該距離測量管段上游30D。
    另外，安裝換能器探頭部位要去漆，除銹，砂平。選用合適的耦合劑，并在安裝時(shí)均勻涂抹在探頭安裝部位。選擇測量介質(zhì)、儀表安裝方式、合適的換能器，輸入管壁材質(zhì)、管壁厚度以及管襯材料等信息，儀表顯示換能器安裝距離的數值，此時(shí)準確測量管道距離進(jìn)行換能器安裝。外夾式換能器安裝后，可以查看信號強度和質(zhì)量，對安裝位置微調，達到信號和傳輸比最好的匹配。選擇配套的探頭類(lèi)型，保證換能器探頭部位的溫度在允許工作的范圍內。
    3.3 便攜式超聲波流量計的維護
    在實(shí)際使用中，由于測量現場(chǎng)及介質(zhì)的變化，引發(fā)換能器探頭部位的管線(xiàn)震動(dòng)、溫度變化、管道內結垢情況的變化，以及超聲波流量計電路工作點(diǎn)的漂移等因素，可能造成測量不準確，因此需要定期對超聲波流量計進(jìn)行檢查和維護。超聲波流量計的日常檢查和維護工作主要包括：信號強度和信號質(zhì)量的檢查，電流模擬輸出的檢查，定期標定和校準等。
    4、超聲波流量計使用中常見(jiàn)問(wèn)題及原因分析
   （1）循環(huán)水管道上已打磨光滑，但安裝測量時(shí)信號始終為（0～2）%之間，無(wú)法測量�？赡茉�因包括：1）管道內壁結垢較多，超聲波衰減較嚴重，無(wú)法測量；2）管道有內襯，內襯與管道之間有間隙，導致聲波不能穿透，無(wú)法測量；3）耦合計干涸，失去作用；4）介質(zhì)含雜、氣泡增多或介質(zhì)糊住探頭；5）探頭位置發(fā)生變化；6）探頭老化；7）探頭電纜接觸不良。
   （2）超聲波流量計產(chǎn)生流量讀數不穩定�？赡茉�因包括：1）測量點(diǎn)直管短，不符合測量要求；2）介質(zhì)含有氣體或雜質(zhì)且不穩定；3）儀表故障。
   （3）超聲波流量計信號很弱，波形差，讀數不穩定�？赡茉�因包括：1）安裝探頭位置不正確；2）參數設置出錯；3）管道使用多年使內壁結垢太厚；4）有氣泡或渦流；5）管徑大于等于1200mm可考慮換裝插入式換能器。
    5、結語(yǔ)
    便攜式超聲波流量計是一種優(yōu)秀的流量?jì)x表，它給我們帶來(lái)的測量流量的方便性和經(jīng)濟性是其它的流量計無(wú)法比擬的。便攜式超聲波流量計在企業(yè)循環(huán)水管道上的使用，不需要切割管道，減少了施工費用，保證了管道和工藝的安全，而且設備外置在管道外，便于安裝、清洗和維護，為管線(xiàn)的正常運營(yíng)和維護提供了很好的保障。