超聲波流量計(jì)具有經(jīng)濟(jì)實(shí)用、用途廣泛、安裝維修方便等許多優(yōu)點(diǎn),但在實(shí)際使用中由于長期受到安裝、環(huán)境等因素的影 響,在后繼使用中發(fā)生各種故障。文章作者結(jié)合長期現(xiàn)場檢測工作經(jīng)驗(yàn)就超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)、安裝注意事項(xiàng)及常見故障進(jìn)行簡 單的分析和闡述,并就這些問題提出相應(yīng)的解決辦法和處理意見,解決企業(yè)在安裝和使用超聲波流量計(jì)過程中遇到的各種技術(shù) 問題。
引言
超聲波流量計(jì)是一種可以利用非接觸的方法來測量流體流量的儀 表。它既可以測量其他儀表不能檢測的非導(dǎo)電介質(zhì)、放射性、易爆和強(qiáng) 腐蝕介質(zhì)的流量,也可以用于不易觀察和直接接觸的介質(zhì)流量的測量。 它的測量準(zhǔn)確度較高,可以不受被測介質(zhì)的各種參數(shù)的干擾,尤其可以 解決測量大管徑的液體流量問題。因此超聲波流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于環(huán) 保、油田、水務(wù)公司、冶金、發(fā)電等行業(yè),而熟悉和掌握超聲波流量計(jì)的安 裝及常見故障問題處理是解決流量測量準(zhǔn)確這一問題的關(guān)鍵所在。
1.超聲波流量計(jì)的測量原理
超聲波流量計(jì)是通過測量流體流動對超聲波產(chǎn)生的信號影響來對 流體流量進(jìn)行測量,其測量原理是利用“時差法”來測量的。
而時差法的測量原理為：一個超聲波探頭發(fā)射聲波信號穿過流體 介質(zhì)、管壁到另一側(cè)的管壁后,被管壁的另一側(cè)探頭接收到信號,與此 同時,第二個探頭也發(fā)射聲波信號被前一個探頭接收到,由于受到流體 介質(zhì)間流速的影響,兩者之間存在一定的時間差A(yù)t,根據(jù)公式推算出時 間差A(yù)t和流速V之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系V= (C2/2L1 xAt,進(jìn)而可以得到相關(guān)的 管道內(nèi)的流量值Q。
2.超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)
2.1使用面廣
在發(fā)電廠中,用便攜式超聲波流量計(jì)測量水輪機(jī)進(jìn)水量、汽輪機(jī)循 環(huán)水量等大管徑流量。超聲波流量計(jì)也可用于氣體流量測量。管徑的適 用范圍從2cm到5m,從幾米寬的明渠、暗渠到河流都可適用。多普勒法 超聲波流量計(jì)可測量雙相介質(zhì)的流量，故可用于下水道及排污水等臟 污流的測量。
2.2價格適中
因各類超聲波流量計(jì)均可管外安裝、非接觸測流,流量儀表成本基 本上與被測管道口徑大小無關(guān)。從而比起其他類型的流量計(jì),超聲波流 量計(jì)隨著口徑增大造價大幅度減少,所以,口徑越大,優(yōu)點(diǎn)越顯著。另外 一般流量計(jì)隨著測量管徑的增大會帶來制造和運(yùn)輸上的困難，從而抬 高成本和造價,而超聲波流量計(jì)在成本和造價方面均可避免。
2.3維修和安裝方便
安裝時不需要閥門,法蘭、旁通管路等,無論是安裝還是維修,都不 需要切斷流體,不會影響管道內(nèi)流體的正常流通。因此,維修和安裝方 便。
2.4解決測量各種介質(zhì)流量的難題
超聲波流量測量的準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、密度、壓力和粘 度等參數(shù)的影響。由于超聲波流量計(jì)是非接觸式流量儀表,所以,除了 用于測量水、石油等一般介質(zhì)外,還能對非導(dǎo)電介質(zhì)、放射性、易爆和強(qiáng) 腐蝕介質(zhì)進(jìn)行流量測量。
3.超聲波流量計(jì)探頭的分類及主要安裝方法
3.1超聲波流量計(jì)探頭的種類
常用的超聲波流量計(jì)探頭按安裝方式有如下三種：
?。?）管段式探頭,安裝時需要切開選定的直管段,采用法蘭連接。產(chǎn) 品已經(jīng)過生產(chǎn)廠家標(biāo)定，好處是探頭可以在使用企業(yè)不用停產(chǎn)的情況 下進(jìn)行維修,其特點(diǎn)是測量的準(zhǔn)確度高。（2）插入式探頭,安裝時需用鉆 孔工具在使用企業(yè)不停產(chǎn)狀態(tài)下將探頭插入管線中。特點(diǎn)是能在水中 帶氣體或水管內(nèi)壁結(jié)垢情況下實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的測量。（3）外夾式探頭， 安裝時需將管外壁的預(yù)安裝位置用打磨工具打磨光滑后用耦合劑將探 頭貼于管外壁再用專用夾緊裝置固定。此類方法能方便地在管壁外進(jìn) 行水流量測量,也適合便攜式流量計(jì)。不好的地方是易造成耦合劑的處 理不當(dāng)引起信號接收狀態(tài)異常而影響測量的準(zhǔn)確性和可靠性。
3.2超聲波流量計(jì)探頭的安裝方法
超聲波流量計(jì)傳感器的安裝方法直接關(guān)系到水流量測量的運(yùn)行可 靠性、可信度和準(zhǔn)確性。
超聲波流量計(jì)探頭的安裝位置一般選擇兩個探頭管軸在與管軸水
平面成45度夾角處或管道的管軸水平方向上。
超聲波流量計(jì)探頭的安裝方法有Z、V、N、W方法。其中N、W方法 適用于管徑為50mm以下的管道，因性價比和使用難度原因而被f艮少 用到。常用方法主要有兩種：(1 “Z”方法安裝,“Z”方法安裝一般適用于 水介質(zhì)較差不潔凈、輸水管道管徑較大、管道內(nèi)壁有水垢或使用“V”方 法安裝信號失真較嚴(yán)重的情況。一般“Z”方法安裝的可測管徑范圍通常 在100mm~600mm,300mm以上管徑的管道選用“Z”方法安裝較適合。 安裝探頭時須注意管道軸線與上下游兩探頭在同一平面內(nèi)，且上游探 頭在高位,下游探頭在低位。（2 “V”方法安裝,“V”方法安裝是標(biāo)準(zhǔn)的安 裝方法,可測量外管徑范圍為25mm?400mm。安裝探頭時須注意上下游 兩探頭水平方向?qū)R,使其管道軸線與中心連線水平一致。
3.3超聲波流量計(jì)探頭安裝的后續(xù)檢查
③通過流量計(jì)表頭核查上下游端探頭的信號質(zhì)量和信號強(qiáng)度是 否滿足要求,判斷探頭能否接收到流量計(jì)表頭工作所需的超聲波信號。 (2主要檢查安裝位置與探頭需要的間距是否合適。(3與管道外壁結(jié)合 面的接觸是否光滑,結(jié)合是否緊密。
4.超聲波流量計(jì)使用中的常見故障與處理方法
4.1故障表現(xiàn)外夾式超聲波流量計(jì)探頭的信號過低 ③故障分析輸水的管道結(jié)垢較厚、管道外徑過大超過允許范圍、 管道中介質(zhì)不滿管或探頭選用的安裝方法不合適。（2處理方法管道 結(jié)垢較厚可選用插入式的探頭安裝，對于外管徑過大和管道中介質(zhì)不 滿管可以重新選擇探頭的安裝方法。
4.2故障表現(xiàn)流量計(jì)儀表在安裝現(xiàn)場的強(qiáng)磁場干擾下無法正常使用
?。?）故障分析有可能是探頭周圍有強(qiáng)磁場干擾、有大功率變頻器、 接地線的安裝不合適或流量計(jì)的供電電源波動較大。（2）處理方法：將 流量儀表安裝在遠(yuǎn)離強(qiáng)磁場和大功率變頻器的場地，將流量計(jì)表頭正 確方法接地,給流量計(jì)換裝穩(wěn)定的電源供電。
4.3故障表現(xiàn)流量計(jì)的瞬時流量數(shù)據(jù)波動較大 （1）故障分析可能由于探頭的安裝位置和管道內(nèi)氣體的影響使信 號強(qiáng)度波動較大,從而使流量數(shù)據(jù)波動較大。（2）處理方法首先重新調(diào) 整探頭的角度和位置,使管道軸線與上下游兩探頭在同一平面內(nèi),其次 保證探頭的安裝間距準(zhǔn)確無誤。如管道內(nèi)有氣體影響管道內(nèi)本身流體 波動大,也可以重新選擇探頭的安裝位置,但是要確保探頭安裝D 后5D的安裝要求。
4.4故障表現(xiàn)插入式探頭在使用一段時間后出現(xiàn)主機(jī)信號降低現(xiàn)象
?。?）故障分析可能管道內(nèi)或者探頭表面產(chǎn)生水垢、探頭安裝位置 改變或者發(fā)生偏移、探頭長時間日曬導(dǎo)致信號衰減。（2）處理方法重新 安裝和調(diào)整流量計(jì)探頭的位置,清潔探頭和管壁上的水垢,若探頭信號 已經(jīng)衰減可重新更換新的探頭。
4.5故障表現(xiàn)流量計(jì)在開機(jī)的情況下無法顯示數(shù)據(jù) （1）故障分析:流量計(jì)表頭的保險(xiǎn)絲已經(jīng)燒斷或者使用方提供的電 源與流量儀表所需要的額定值不符。(處理方法在儀表上檢查保險(xiǎn) 絲是否已經(jīng)燒斷，并檢查使用方提供的電源參數(shù)是否與流量儀表所規(guī) 定的額定值相符合。
4.6故障表現(xiàn)流量儀表開機(jī)后只有背光顯示卻無任何數(shù)據(jù)顯示 （1）故障分析類情況一般為流量儀表本身的內(nèi)部程序芯片異常 所致。（2）處理方法聯(lián)系流量計(jì)生產(chǎn)廠家現(xiàn)場檢查故障并處理,如無法 現(xiàn)場修理則需寄回廠家檢查并維修。
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