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超聲波流量計(jì)在給排水管路安裝與應(yīng)用

超聲波流量計(jì)是利用超聲波脈沖來測量管內(nèi)斷面流體速度,通過電子運(yùn)算出流量儀表。其安裝不會改變管道流體狀態(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)管線正常運(yùn)行,因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。和其它流量計(jì)相比它對各種管徑或管材的適用性強(qiáng)、使用經(jīng)濟(jì)、方便,且易于數(shù)字遠(yuǎn)傳等自動化管理。超聲波流量計(jì)根據(jù)換能器(又稱傳感器、探頭)對信號檢測的不同,種類較多。目前使用廣泛是時(shí)差超聲波流量計(jì)。時(shí)差式超聲波流量計(jì)是利用超聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比的原理來測量流體的流量。測量超聲波波束在流體中,正、逆時(shí)間差即可得出流體的流速,再根據(jù)給定的管徑計(jì)算出流體的流量。其在給排水管,尤其是中大管徑的管路中得到廣泛的應(yīng)用。其制造工藝簡單,能滿足生產(chǎn)上的可靠性和精度要求。使用超聲波流量計(jì)時(shí)要仔細(xì)閱讀廠家提供的使用說明書,充分了解產(chǎn)品的性能、使用要求,再進(jìn)行選型、安裝、運(yùn)行和維護(hù)。


一、正確選型

超聲波流量計(jì)主要由超聲波換能器、儀表主機(jī)(流量顯示和電子運(yùn)算系統(tǒng))及信號傳輸線路等三部分組成。超聲波流量計(jì)分外夾式、插入式、管段式三種。外夾式超聲波流量計(jì),可在管道正常運(yùn)行、無需開孔安裝情況下安裝。其換能器多為外夾,安裝省時(shí)方便。此種方式不能在水泥管及管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重的管道,因其對超聲波衰減大、降低了儀表信號強(qiáng)度。插入式超聲波流量計(jì),利用管道開孔工具在管壁上開小孔,換能器插入管道內(nèi),直接與介質(zhì)接觸,不受管道材質(zhì)及管內(nèi)的結(jié)垢對超聲波傳輸-信號衰減的影響,測量的穩(wěn)定更高。由于插入式換能器可在管路生產(chǎn)運(yùn)行情況下安裝檢修,所以其應(yīng)用廣泛。管道式超聲波流量計(jì),精度比前兩者更高,而且不受管道材質(zhì)、襯里的限制,適用于流量測量精度要求較高的場合。但其隨著管徑的增大,購置安裝成本也相應(yīng)增加較大。同時(shí)要求切開管道安裝,安裝時(shí)對生產(chǎn)有一定的影響。


二、安裝要求

安裝換能器,需要考慮安裝位置和方式選擇兩個(gè)問題。確定位置保證管內(nèi)流體滿管、流動平穩(wěn)的位置。在安裝方式上,主要采用V方式、W方式和Z方式。使用較多是Z方式安裝的換能器信號強(qiáng)度較高,測量的穩(wěn)定性好。


安裝位置選擇幾點(diǎn)注意事項(xiàng):

1.避免管內(nèi)流體擾動較大的位置。一般是選擇管段處于整個(gè)管路的較低(確保介質(zhì)滿管且無空氣)、有較長的直管段位置且遠(yuǎn)離如水泵、急彎、調(diào)節(jié)閥門等易引起介質(zhì)紊流的位置。流體速度分布畸變時(shí),該測量值與實(shí)際流量值可能存在較大的誤差。管段內(nèi)不能有過多的氣泡或大顆粒的固體存在的位置,其對超聲波信號影響較大。換能器一般安裝在管道的水平兩側(cè)面。


2.換能器與流量計(jì)主機(jī)之間的電纜注意遠(yuǎn)離大電磁場,尤其是變頻設(shè)備,做好主機(jī)電源與變頻器隔離,以免受到電磁場的干擾,影響測量精度。儀表安裝的位置避免有潮濕或有腐蝕性,使儀器的使用壽命縮短。


三、安裝調(diào)試使用,大致有以下幾點(diǎn)

基本參數(shù)的設(shè)置。儀表運(yùn)行前,*先要根據(jù)現(xiàn)場管道不同設(shè)置基本參數(shù),例如:單位制式、安裝方式、管道直徑、管道壁厚、管道材質(zhì)、流體類型、換能器安裝間距等。

儀表自檢及調(diào)整。有信號強(qiáng)度、傳輸時(shí)間比及傳輸時(shí)間/時(shí)差等。此三項(xiàng)是超聲波流量計(jì)自檢的*基本的要求。可對換能器的安裝進(jìn)行微調(diào),達(dá)到廠家的要求值范圍。測量顯示值調(diào)試。有靜態(tài)調(diào)零、低流速切除、阻尼系數(shù)等調(diào)試。以消除儀表安裝初始計(jì)量偏差。


四、測量過程中誤差產(chǎn)生及消除

生產(chǎn)廠家提供的資料均稱超聲波流量計(jì)計(jì)精度高(精度可達(dá)±1.5%以下)。而在實(shí)際使用過程中,用戶都普遍感覺“不準(zhǔn)”呢?在多次用容積法對1.5級精度超聲波流量計(jì)校核中,發(fā)現(xiàn)誤差約在±3%~8%。這是由于現(xiàn)場復(fù)雜性,降低了其計(jì)量準(zhǔn)確性。主要影響因素有:

1.環(huán)境方面,通常主要是管道周圍存在雜散電流干擾,空間電磁波干擾,大型電機(jī)磁場干擾等。在初安裝調(diào)試期間由于環(huán)境條件尚好,干擾源未運(yùn)行,超聲波流量計(jì)工作正常。一旦環(huán)境條件變壞,如流量計(jì)附近管道上進(jìn)行電焊作業(yè)、或變頻設(shè)備等,就會干擾流量計(jì)正常工作,使超聲波流量計(jì)出現(xiàn)假值現(xiàn)象,應(yīng)加裝電源及信號源屏蔽干擾。嚴(yán)重的需換地點(diǎn)安裝。


2.管道流速斷面實(shí)際流速分布異常。管道斷面存在橢園度、內(nèi)表面結(jié)垢嚴(yán)重,均影響測量準(zhǔn)確性。另管道內(nèi)流體流動狀態(tài)發(fā)生變化,如介質(zhì)未滿管、或管內(nèi)氣泡過多、換能器表面雜質(zhì)粘附過多,也影響測量的可靠性。


3.管道換能器安裝操作時(shí)引起的誤差,外壁粗糙或纏繞防腐層的管道,影響精確測量管徑及換能器的定位。或換能器安裝不在管道軸線對稱點(diǎn)上、換能器安裝距離不對(有時(shí)安裝為確保信號強(qiáng)度而有意縮短安裝距離)、由于管道的振動使換能器產(chǎn)生輕微的位移,都影響測量的精度。


五、常見故障及排除方法

使用中的常見故障有,一是由于儀表元器件引起的故障,如雷電容易在儀表線路感應(yīng)出高電壓及浪涌電流,使儀表損壞;二是由于選型不當(dāng)、安裝不妥、環(huán)境條件、流體特性等因素造成的故障,如顯示值波動較大、計(jì)量精度下降等;三是由于換能器上附著物過多,嚴(yán)重影響超聲波的的發(fā)射、接收,但儀表自檢參數(shù)如信號強(qiáng)度等顯示良好,儀表出現(xiàn)假值現(xiàn)象;四是流量計(jì)測量值出現(xiàn)異常的漂移及累積量出錯(cuò)等,儀表受干擾、運(yùn)算儲存出錯(cuò)現(xiàn)象。


1.主機(jī)表盤無流量信號。原因是換能器與主機(jī)之間連線斷開或插件接口松動,重新緊連接后可恢復(fù)正常。信號強(qiáng)度不夠,其原因一是換能器位置移動或松動,電源出現(xiàn)干擾源,重新調(diào)整換能器的位置、加裝電源穩(wěn)壓濾波等排除故障;二是換能器與介質(zhì)接觸表面出現(xiàn)結(jié)垢嚴(yán)重,影響超聲波信號的發(fā)射、接收,降低了儀表的信號強(qiáng)度,這在未處理的原水管中出現(xiàn)的頻率較高,拆下清洗換能器表面,去除結(jié)垢,重新裝好換能器即可。


2.瞬時(shí)流量波動大。*先檢查流量計(jì)上、下流有影響流體介質(zhì)流動狀態(tài)的管件(調(diào)節(jié)閥或急彎、分流管等);然后檢查現(xiàn)象周圍是存在對信號源的干擾源,如變頻設(shè)備,電焊設(shè)備等干擾。處理方法是調(diào)整管內(nèi)流體平穩(wěn)狀態(tài),信號線加裝屏蔽接地,消除干擾。如還不能正常運(yùn)行,只能另選遠(yuǎn)離干擾源點(diǎn),重新安裝超聲波流量計(jì)。


六、定期校驗(yàn)

超聲波流量計(jì)在長期使用中必需定期校驗(yàn),確保其準(zhǔn)確可靠穩(wěn)定。由于超聲波流量計(jì)安裝特性及生產(chǎn)運(yùn)行的正常,不可能停產(chǎn)或拆下外送檢定。便攜式高精度超聲波流量計(jì)是目前較好的在線檢測流量儀表。我們通常采用0.5級精度便攜式超聲波流量計(jì)對現(xiàn)場流量計(jì)進(jìn)行比對法檢校,該操作簡單方便實(shí)用,確保了超聲波流量計(jì)的正常可靠運(yùn)行。超聲波流量計(jì)是當(dāng)今在大管徑的管道上使用較多的流量計(jì)之一,我們只有更好的了解、掌握、應(yīng)用好,使之為生產(chǎn)更好的服務(wù)。