气体超声波流量计简介课件.

超声波流量计探头
衬垫 材料 导电 体
壳体
压电晶体 Disk
耦合 层
120 KHz 输入
24V 输入
120 KHz 输出
电压输出
图2 超声探头工作原理图
任意一对传感器
t1 =
L X c - v(x/L) L c + v(x/L) Flow
D
t2 =
从上述方程Hale Waihona Puke Baidu求出
L (t1-t2) v= 2x t1t2 L (t1+t2) c= 2 t1t2
• 气体超声波流量计的结构主要取决于以
下几个方面： • （1）声波探头的设置方式。外置式或内 置接触式，气体超声流量计一般采用将 接收和发射换能器插入管内至内壁边缘。 • （2）声波的接收方式。 • ① 直射式：直接接收发射探头的声波 • ② 反射式：接收经管壁反射以后的声波。 即接收换能器不是直接接收发射换能器 发出的声波，而是接收经管壁一次反射 或再次反射回的声波。
2
v = 流体速度 c = 声速 t1 = 上游传输时间 t2 = 下游传输时间
流量测量
流量与流体的流速和截面积有关
流量=流速*截面积
流态剖面流态矫正
对单通道和双通道流量计来说
0.242 CF 1 WR 0.835 LOG (0.2703 ) 0.8 D Re
CF = 矫正系数 WR =管壁粗糙度 Re = 雷诺数
结构—单声道流量计
结构—双声道流量计
Daniel 采用的是直射技术； Instromet采用的是双反射技术； Controlotron采用的是单反射技术。 双声道气体超声流量计不确定度为 1.0~1.5% 。
结构—双声道流量计
结构—双声道流量计
结构—三声道流量计
Instromet采用 的是一个单 反射和两个 双反射技术， Controlotron 采用单反射 技术，不确 定度为 0.7 ~1.0% 。
结构—三声道流量计
结构—四声道和五声道流量计
四声道流量计： Daniel 采用的是直射技 术，不确定度为0.5%左右。 五声道流量计：目前有Instromet公司推 出此产品，有三个声道采用单反射技术， 两个声道采用旋转方向相反的双反射技 术，对旋涡流的流量测量准确度较高， 不确定度为0.5%左右。
• （3）声道的设置。 单声道和多声道。
•
不论是单声道还是多声道气体超声 波流量计，其声波的发送与接收原理是 一样的。不同的是在不同声程上所测的 线速度对管道截面的流速的呈现不同。
二、超声波流量计的基本原理
气体超声波流量计是利用超声脉冲在气 流中传播的速度与气流的速度有对应的关系， 即顺流时的超声脉冲传播速度比逆流时传播的 速度要快，这两种超声脉冲传播的时间差越大， 则流量也越大的原理。 在实际工作过程中，处在上下游的超声 换能器将同时发射超声波脉冲，显然一个是逆 流传播，一个是顺流传播。气流的作用将使两 束脉冲以不同的传播时间到达接收换能器。由 于两束脉冲传播的实际路程相同，传输时间的 不同直接反映了气体流速的大小。
超声波流量计简介
一、超声波流量计结构
主要分为三部分：流量计本体、超声换 能器、Mark II电子数据处理单元，如 图所示：
流量计本体：流量计本体是经特殊加工， 用于安装超声换能器、Mark II电子数据 处理单元及压力变送的装置。 超声换能器：超声换能器是把声能转换成 电信号和反过来把电信号转换成声能的元 件。 Mark II电子数据处理单元：由电子元件 和微处理器系统组成。它接受超声换能器 的信号，且具有处理测量信号和显示、输 出及记录测量结果等功能。
100； 适应性强，上游直管段最好25~30D ，下游直管段最好10D (加流动调节器，上游最短10D ，下游5D ，加上表体约 20D)； 无可动部件，可直接进行清管作业； 受压力变化影响较小； 为高科技产品，各厂家的产品都有其独特的专利技术，一 次性投资高； 多声道，尤其是四声道和五声道流量计能适用多种流态；
• 专用于贸易交接 • 高精度：精度优于 +/-0.5%,
重复性优于+/-0.2% • 多通道可检测流体的多个剖面 • 多通道提供了必要的冗余能力，独特的声道 替补技术使流量计在某一声道故障的情况下， 仍能基本正常工作 • 精确的设计和在加工制造过程中的质量控制
计量特性
• 工作原理简单； • 测量准确度高，量程比大，一般都是1：20，可达到1： • • • • •
超声波流量计的基本原理
用于天然气流量测量的超声流量计使用的是时 间差法。图1 为直射式超声流量计的工作原理示意 图。在管壁两边安装一对斜角为的超声换能器，两 个换能器同时或定时向对方发射和接收对方的超声 信号。
图1 工作原理图
超声波流量计
传输时间 0 004
.
X
Flow
D
传输时间 0.007
0.003
• 低维护成本
– 无可动部件, 维护周期较长 – 无部件插入管道内部, 任何管道内部的残渣都不会损坏 流量计的部件
• 较低的运行成本
– 不影响正常的输气
– 低压力降 – 减少增压设备... 节省电力投资
• 低的安装成本
– 流通能力强
– 量程比宽 (100:1)
– 不用对上下游直管段提出更高的要求
• 可双向计量
结构—四声道流量计
结构—五声道流量计
结构—五声道流量计
外夹式流量计
Controlotro n采用单反 射技术生产 了外夹式超 声流量计， 不确定度为 1.0 ~2.0 %。
四、超声波流量计的优点
• 精度高
– – – – 较少的误差源 高级超声波流量计,无需标定,精度高于0.5% 普通型超声波流量计, 2% 热帽式流量计, 2%
多通道流量计算
流量计算的步骤
• 测量每个通道的声波传输时间 • 计算每个通道的流体速度 • 计算平均速度 • 流速乘以截面积
三、超声波流量计分
类
根据换能器多少，目前气体超声流量 计有一至六声道流量计； 根据超声波在管壁上的反射情况，又 可分为直射、单反射和双反射三种。
结构—单声道流量计
一般都 采用单反 射技术， 计量不确 定度为: 1.0~2.0 %。
– 多通道超声流量计可作双向计量
• 自诊断
探头的特点
1，高频率，低功耗， 低电压工作，高效， 安全 2，灵敏度高 3，可以在线带压更 换，更换电缆不影 响工作及精度 4，适用广泛 5， 结构紧凑，插入 表体浅，不易受污 垢影响，寿命长
探头的特点
可以使用以下工具在线带压拆卸并更 换超声波探头
计量特性