如何在安装中提高插入式超声波流量计的精度

关键 词 流量 计 超 声波 中 图分 类 号 Ｔ Ｈ ８ １ ４ 精度 仪表 安 装 文 章 编 号 １ ０ ０ ０ — ３ ９ ３ ２ （ ２ ０ １ ３ ） Ｏ １ － ０ １ １ ０ — ０ ４
文 献 标 识 码 Ｂ
超 声 波流 量 计采 用 时差 式 测量 原 理 ： 当超 声
波束 在液体 中传播 时 ， 液 体 的流动 将 使 传播 时 间
产生 微小 变 化 ， 上游探头发射信号 ， 顺 流 方 向传
播， 被下游 探头 接 收 ； 此时， 下游 探 头 同样 发 射 超
电源
２ ２ ０ Ｖｆ Ａ
声波 信号 ， 逆流 方 向传 播 ， 被 上游探 头接 收 。由于
声换 能器 （ 上、 下游传感器 ） 和转换器组成， 换 能
本次 宁夏石 化给水 及消 防加压泵 站选 用 的超 声 波流量计 采用插 入 式传 感 器 （ 接 触式 测量 ） ， 其
实 物 如 图 ２所 示 。
器和 转换器 之 间 由专 用 信 号传 输 电 缆连 接 ， 其 构
成如 图 １ 所示。
在 实际 操作及 安装 实验 中 ， 总结得 到 ： 一 般 小 管径时（ Ｄ Ｎ ２ ５～ ３ ０ ０ ） 可选 用 Ｖ法 ， 当管 道 口径 较
大 或 由于液 体 中可 能 存 在 悬 浮物 时 ， 就会 造 成 Ｖ 法 安装测 量信 号衰 减大 、 质量 差 ， 这 种情 况就 要选
拆卸， 这 一点 正好 解 决 了管段 式 传 感 器 的安 装 困
难。
外缚 式传 感 器 在 管 道 内壁 结 垢 或 腐 蚀 严 重 时， 测 量 信号 弱 ； 探 头与管 壁 之间存 在 气泡或 沙 砾 时均 不能 得 到精确 的测 量 。必须选 择 管材致 密 部 分， 将 探 头 区域清 理 干净 ， 除 去 一 切 锈 迹 油漆 ， 在 探头 的 中心部 分 和 管 壁 涂上 足 够 的耦 合 剂 ， 然 后
臻
图 ２ 插入 式超 声波流 量计 的传感 器探 头
插 人式 传感器结 合 了外敷 式和管 段式传 感 器
的优点 ， 并 解 决 了二 者 的测 量 安 装 困难 的 问题 。
其传感 器 的超声波 束发射 、 接 收晶体 与被测 液体
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ８ － ２ ３
Ｖ法安 装 ， 即折 射 法 ， 如 图 ４所 示 ， 流 量 计 探
头安 装在 管道 的 同一 侧 ， 超 声 波 束发 射 后 经 过 对
面 管 内壁 的反 射后 被另 一个 探头 接收 。保证 两 探 头水 平对 齐 ， 其 中心 线 与 管 道 轴 线 水 平 一 线 （ 这 与管 道质 地及 内壁 完好 程度 有较 大关 系 ） 。
受到 介质 流速 的影 响 ， 顺 流 方 向传 播 超声 波 速 度 会增 大 ， 逆 流传播 则减 小 ， 同一 传播距 离 就有不 同 的传 播时 间 ， 二 者之 间存在传 播时 间差 ， 通 过这 一
图１ 超 声 波流量 计的 系统构成
２ 传 感 器 的 选 型
传播 时 间的变 化 就可 以检 测 出流 体 的 流速 ， 从 而
流 量 计 的 测 量误 差 不仅 与 其 自身 的 技 术 质 量 有 关 ， 还 与 管 道 状 况及 传 感 器 的 安 装 好 坏 有 关 。 结 合 在 宁
夏 石 化插 入 式超 声 波流 量 计 的 安 装 调 试 经验 ， 分 析 超 声 波 流 量计 的安 装 细 节 ， 以保 证 今 后 同 类 工 作 的 顺 利进 行 ， 使 得 超 声 波 流 量计 进 行 精 准测 量 。
１ １ Ｏ
化
工
自 动
化
及 仪
表
第４ Ｏ卷
如 何在 安装 中提 高插 入 式超 声 波 流 量计 的精 度
仲 军
（ 中石 油 第 二 建 设 公 司 ， 兰州 ７ ３ ０ ０ ６ ０ ）
摘
要
超 声 波流 量 计 以其 适 应 性 强 、 抗 干 扰 能 力 强 及 易操 作 等 特 点 ， 在 流量测量领 域得到广泛 应用。
３所 示 。
测量 精度 ， 插 入式 探 头 便 不 用 担 心 管道 结 垢 或 腐
蚀 的困扰 。 ‘
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下 面介绍 实际 安装 调试 中导致 超声 波 流量 计 得不 到高 精度 测量 的几个 常 见 问题 。
３ ． １ 探头 安装 方式 选择 不 当
换算 成流量 。 １ 超声 波流 量计
超声 波流量 计从 传 感 器 的结 构形 式 分 为 ： 外 敷式、 插入 式 和管 段 式 。传感 器 的 安装 方 法 较 为 常用 的有 Ｖ法 （ 折 射法 ） 和 ｚ法 （ 透 过法 ） ， 还有 Ｎ
法、 ｗ 法较为 少用 。
超声 波流量计 主要 由安装 在测 量管道 上 的超
第 １ 期
仲 军 ． 如 何 在 安 装 中提 高 插 入 式 超 声 波 流 量 计 的 精 度
直接 接触 （ 湿式 ） ， 提高 了测 量精 度 和 机器 的稳 定
性。
插入 式传 感器 的安装 ， 无 需切 断工艺 管道 ， 无 需 工艺停 车 ， 应用 特 制 球 阀可 以完 成 带 压安束 发 射后 仅 穿 过 介 质就 直
接 被另一 个探 头 接 收 。 由于 ｚ法 安 装 时 ， 超声 波
束 在管 道 中 直 接 传 输 ， 没有经过折射 （ 称 为 单 声
程） ， 信 号衰耗 小 ， 并且 管道 内壁有 无 腐 蚀 不会 影
响 测量精 度 。
把探 头 紧贴在 管 壁 上 捆 绑好 ， 才 能保 证 流 量 计 的
３． 实际安 装 问题 及解 决方 案
根据 本次 宁夏 石化项 目对 插入 式超声 波 流量 计 安装调 试 的全程 操作进 行 总结 ， 发现 ： 插 入式 超
声 波流 量计 的安装 主要 工作 实际上 就是 超声 波换 能器（ 探头） 的安装 ， 并 归 纳 出 主要 安装 流 程如 图