超聲波流量計是通過檢測流體流動時對超聲脈沖的作用，以測量體積的儀表。封閉管道使用超聲波流量計按照測量原理來分類有（1）傳播時間法；（2）多普勒效應法；（3）波來偏移法；（4）相關法；（5）噪聲法。由于我們實際使用中，超聲波流量計多用來測量較清潔介質(zhì)，因此使用傳播時間法更好。聲波在流體中傳播，順流方向聲波傳播速度增大，逆流方向則減少。同一傳播距離就有不同的傳播時間。利用傳播速度之差與被測流體流速的關系。從而得之所測的流量，這種方法稱之為傳播時間法。下面就介紹傳播時間法的超聲波流量計的工作原理及實際生產(chǎn)中的應用。
1 工作原理
超聲波從傳感器1送到到傳感器2的傳播速度C被流體流速Vm所加快，為
超聲波從傳感器2送到傳感器1的傳播速度C被流體流速Vm所減慢，為
（1）
式（1）減式（2），得：
（2）
式中：L―超聲波在在傳感器之間傳播路徑的長度，（m）；
X―傳播路徑的軸向分量，（m）；
t12、t21―從傳感器1到傳感器2和傳感器2到傳感器1的傳播時間，（S）；
C―超聲波在靜止流體中的傳播速度，（m/s）；
Vm―流體通過傳感器1、2之間聲道上平均流速，m/s根據(jù)流量方程式：
體積流量為：
K―流量分布修正系數(shù)。π
DN―管道內(nèi)徑。
由以上式子我們可得知，K為一定值時，π，DN都是定值，那么只要得知Vm的值，就可得出流體的體積流量。因此測量兩只傳感器之間超聲波傳播時間之差，即可得到流體的流量值。
2 超聲波流量計在實際應用中安裝方式的對比
超聲波流量計由傳感器與轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器與轉(zhuǎn)換器之間用專用信號電纜連接。轉(zhuǎn)換器的安裝可分為：現(xiàn)場安裝及盤柜安裝對于現(xiàn)場安裝的轉(zhuǎn)換器就要注意中危險場所的防爆要求。
傳感器的安裝分為Z法安裝、V法安裝、W法安裝，如圖2所示。
在實際使用過程中，我們常采用Z法和V法安裝，這兩種安裝方法各有利弊，在使用時，就根據(jù)實際情況來使用。
（1）Z法安裝。聲波傳播時間短，效果好，但Z法安裝要求兩個傳感器要處于管道的同一截面上，因此在安裝時要求安裝準確。
（2）V法安裝。較適用于堅直管道上的測量安裝，若是在水平管道上，當流體不滿管狀態(tài)時，不易測得信號。
（3）聲道布置的發(fā)送和接收方式是采用Z法和V法，選擇的原則是要有足夠的聲路和介質(zhì)吸收聲波的程序，還要考慮管道內(nèi)壁的粗糙度。
3 傳感器類型的選擇對比
（1）便攜式處夾裝超聲波流量計，使用方便，于評估管網(wǎng)流動狀況或用做檢查管道上安裝其他流量儀表的運行狀況。
（2）夾裝式傳感器不存在直接腐蝕的問題，但管道內(nèi)表面腐蝕結晶，也會造成測量不準。
（3）夾裝式傳感器由于耦合劑在使用一段時間后易出現(xiàn)發(fā)干的現(xiàn)象，影響檢測效果，在較大的直徑的管道上不宜使用。
（4）夾裝式傳感器短時測量時可用黃油，也可用凡士林等脂類，長期測量可用硅脂或硅膠。
（5）流體的壓力對夾裝式傳感器沒有影響，對插入式傳感器一般也不存在問題。
（6）夾裝式傳感器不適用于測量氣體。
（7）插入式傳感器較適用DN>100mm的管道上，但是管道外要有足夠的安裝空間。
4 安裝及調(diào)試時應注意的問題
（1）插入式傳感器安裝時要注意在輸入?yún)?shù)設置以便得到安裝距離時，管道的壁厚應實際測量，這樣得到的傳感器安裝距離才能精確，測量精度才會提高。
（2）要保證有一定的直管段長度，要有上游1OD，下游5D。
（3）傳感器的出線口應密封防水。
（4）安裝夾裝式傳感器時，要將管道外壁打磨干凈，避免凹陷，管道內(nèi)壁垢層不能太厚。
（5）夾裝式傳感器工作面與管壁之間保持有足夠的耦合劑，不能有空氣和固體顆粒。
（6）在調(diào)試時若接收信號不好，要查看參數(shù)是否設置正確，對于插入式傳感器安裝時，兩只傳感器的工作面是否對正，也會影響信號的接收。
5 結論
隨著技術的不斷進步，超聲波流量計已逐步在石化行業(yè)生產(chǎn)裝置中占有了一席之地，由于其本身固有的優(yōu)點，解決了計量儀表精確度和穩(wěn)定度不高等相關問題，對于石化行業(yè)的優(yōu)化生產(chǎn)有很大的現(xiàn)實意義。
參考文獻
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