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超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)
日期：2023-02-07 點(diǎn)擊量：
1.超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)
超聲波流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流道內(nèi)流速、流量的測(cè)定,是一種典型的非接觸式測(cè)量方式,它在實(shí)際的測(cè)量應(yīng)用中具有良好優(yōu)勢(shì)。第一,超聲波流量計(jì)對(duì)流體流動(dòng)本身產(chǎn)生的干擾較少,流體阻力較小,并不容易產(chǎn)生壓力損失,效率較高;第二,超聲波流量計(jì)的使用在很大程度上并不受介質(zhì)物理特征的影響,適應(yīng)性較強(qiáng);第三,超聲波流量計(jì)更適用于高溫、高壓的環(huán)境,尤其在防腐蝕、防爆、防渾濁度大的液體環(huán)境下工作效率更高,準(zhǔn)確度也更高;第四,超聲波流量計(jì)具有更為廣泛的測(cè)量范圍,一般來說,其測(cè)量里程可以達(dá)到5:1,測(cè)量輸出的結(jié)果與流量之間表現(xiàn)出線性關(guān)系，更便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;第五,超聲波流量計(jì)的安裝更為簡(jiǎn)便,對(duì)安裝環(huán)境以及安裝人員的技術(shù)水平要求并不高。
2.超聲波測(cè)流基本原理
超聲波流量計(jì)一般由流量計(jì)主機(jī)(二次儀表)、超聲波換能器(含換能器電纜)、超聲波信號(hào)發(fā)送接收裝置(采集時(shí)間信號(hào))及其他配套附件組成。超聲傳播時(shí)間法通過測(cè)量超聲在流體中傳播的時(shí)間來計(jì)算流體的流速和流量。
如圖1所示，一對(duì)換能器A和B以聲道長(zhǎng)度L、聲道角φ安裝在流道2側(cè),流體中超聲傳播速度C會(huì)與聲道投影流速Vproj→Vcosφ疊加,造成超聲從下游到上游換能器的傳播時(shí)間tu小于從上游到下游換能器的傳播時(shí)間td那么，其計(jì)算如式1~4所示。
tu=L/(C-Vproj)(1)
td=L/(C+Vproj)(2)
由此可以同時(shí)得到聲道投影速度Vproj和聲速C,，進(jìn)而可以得到聲道的軸向線平均流速如式(5)所示。
式中:tu為超聲波在流體中逆流(由B到A)傳播的時(shí)間,s;td為超聲波在流體中順流(由A到B)傳播的時(shí)間,s;L為聲道長(zhǎng)度,m;V為流體的軸向線平均流速，m/s;0為聲道角,(°)。
超聲波流量計(jì)是在上述原理的基礎(chǔ)上,在流道內(nèi)按照--定的規(guī)則設(shè)置多條聲道,將各條聲道測(cè)得的流道軸向線平均流速采用相應(yīng)的積分方法進(jìn)行積分計(jì)算,從而得到流道內(nèi)流體的總流量。這種時(shí)差式超聲波流量計(jì)方案,能夠利用常年“暢流期”條件,有利于泵站水量計(jì)算,避免了人為選擇推流計(jì)算參數(shù)而引起較大誤差的問題。
3.流量測(cè)量方案
泵站進(jìn)水流道中間設(shè)有導(dǎo)流墩,左右2個(gè)流道,截面為變斷面矩形,參考相關(guān)規(guī)程和流道的幾何尺寸,將站機(jī)組流量測(cè)量方案確定為8聲道流量計(jì)聲道布置形式(圖2~3)。常用的超聲波流量計(jì)的流量積分方法,有高斯-雅克比法、圓形優(yōu)化法、高斯-勒讓德法及矩形優(yōu)化法等,針對(duì)不同流道形式有不同應(yīng)用。
超聲波流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流道內(nèi)流速、流量的測(cè)定,是一種典型的非接觸式測(cè)量方式,它在實(shí)際的測(cè)量應(yīng)用中具有良好優(yōu)勢(shì)。第一,超聲波流量計(jì)對(duì)流體流動(dòng)本身產(chǎn)生的干擾較少,流體阻力較小,并不容易產(chǎn)生壓力損失,效率較高;第二,超聲波流量計(jì)的使用在很大程度上并不受介質(zhì)物理特征的影響,適應(yīng)性較強(qiáng);第三,超聲波流量計(jì)更適用于高溫、高壓的環(huán)境,尤其在防腐蝕、防爆、防渾濁度大的液體環(huán)境下工作效率更高,準(zhǔn)確度也更高;第四,超聲波流量計(jì)具有更為廣泛的測(cè)量范圍,一般來說,其測(cè)量里程可以達(dá)到5:1,測(cè)量輸出的結(jié)果與流量之間表現(xiàn)出線性關(guān)系，更便于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析;第五,超聲波流量計(jì)的安裝更為簡(jiǎn)便,對(duì)安裝環(huán)境以及安裝人員的技術(shù)水平要求并不高。
2.超聲波測(cè)流基本原理
超聲波流量計(jì)一般由流量計(jì)主機(jī)(二次儀表)、超聲波換能器(含換能器電纜)、超聲波信號(hào)發(fā)送接收裝置(采集時(shí)間信號(hào))及其他配套附件組成。超聲傳播時(shí)間法通過測(cè)量超聲在流體中傳播的時(shí)間來計(jì)算流體的流速和流量。
如圖1所示，一對(duì)換能器A和B以聲道長(zhǎng)度L、聲道角φ安裝在流道2側(cè),流體中超聲傳播速度C會(huì)與聲道投影流速Vproj→Vcosφ疊加,造成超聲從下游到上游換能器的傳播時(shí)間tu小于從上游到下游換能器的傳播時(shí)間td那么，其計(jì)算如式1~4所示。
tu=L/(C-Vproj)(1)
td=L/(C+Vproj)(2)
由此可以同時(shí)得到聲道投影速度Vproj和聲速C,，進(jìn)而可以得到聲道的軸向線平均流速如式(5)所示。
式中:tu為超聲波在流體中逆流(由B到A)傳播的時(shí)間,s;td為超聲波在流體中順流(由A到B)傳播的時(shí)間,s;L為聲道長(zhǎng)度,m;V為流體的軸向線平均流速，m/s;0為聲道角,(°)。
超聲波流量計(jì)是在上述原理的基礎(chǔ)上,在流道內(nèi)按照--定的規(guī)則設(shè)置多條聲道,將各條聲道測(cè)得的流道軸向線平均流速采用相應(yīng)的積分方法進(jìn)行積分計(jì)算,從而得到流道內(nèi)流體的總流量。這種時(shí)差式超聲波流量計(jì)方案,能夠利用常年“暢流期”條件,有利于泵站水量計(jì)算,避免了人為選擇推流計(jì)算參數(shù)而引起較大誤差的問題。
3.流量測(cè)量方案
泵站進(jìn)水流道中間設(shè)有導(dǎo)流墩,左右2個(gè)流道,截面為變斷面矩形,參考相關(guān)規(guī)程和流道的幾何尺寸,將站機(jī)組流量測(cè)量方案確定為8聲道流量計(jì)聲道布置形式(圖2~3)。常用的超聲波流量計(jì)的流量積分方法,有高斯-雅克比法、圓形優(yōu)化法、高斯-勒讓德法及矩形優(yōu)化法等,針對(duì)不同流道形式有不同應(yīng)用。
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