《N76超声流量计》PPT课件.ppt

,7.6 超声流量计,7.6.1 工作原理及组成 7.6.2 选用与安装考虑要点,7.6.1 工作原理及组成,通过检测流体流动时对超声束（或超声脉冲）的作用，以测量体积流量的仪表。 超声流量计的特点： 可作非接触测量；无流动阻挠测量，无额外压力损失；适用于大型圆形管道和矩形管道；多普勒超声流量计可测量固相含量较多或含有气泡的液体；超声流量计可测量非导电性液体，在无阻挠流量测量方面是对电磁流量计的一种补充。 讨论用于测量封闭管道液体流量的超声流量计。,封闭管道用超声流量计分类,传播时间法； 多普勒效应法； 波束偏移法； 相关法； 噪声法,1. 传播时间法,声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体流速的关系求取流速，称之传播时间法。 按测量具体参数分类： 时差法、 相位差法 频差法。,传播时间法原理,（1）流速方程式,超声波逆流从换能器1送到换能器2的传播速度c被流体流速Vm所减慢， 反之，超声波顺流从换能器2传送到换能器1的传播速度则被流体流速加快，,上面两式相减并变换可得,式中， L超声波在换能器之间传播路径的长度（m）； x传播路径的轴向分量（m）； t12从换能器1到换能器2的传播时间（s）； t21从换能器2到换能器1的传播时间（s）； c超声波在静止流体中的传播速度（m/s）； Vm流体通过换能器1、2之间声道上平均流速（m/s）,（2） 流量方程式,测量和计算的流速是声道上的线平均流速， 计算流量所需是流通横截面的面平均流速， 二者的数值是不同的，差异取决于流速分布状况 因此，必须用一定的方法对流速分布进行补偿。 对于夹装式换能器仪表，还必须对折射角受温度变化进行补偿，才能精确的测得流量。,体积流量qv为：,式中，K 流速分布修正系数， K=Vm/V DN 管道内径。,K是单声道通过管道中心的流速（分布）修正系数。 管道雷诺数ReD变化K值将变化， 仪表范围度为10时，K值变化约为1； 范围度为100时，K值约变化2。 流动从层流转变为紊流时，K值要变化约30。 所以要精确测量时，必须对K值进行动态补偿。,2. 多普勒（效应）法,多普勒（效应）法是利用在静止（固定）点检测从移动源发射声波多产生多普勒频移现象。,多普勒法超声波流量计原理图,（1）流速方程式,超声换能器A向流体发出频率为fA的超声波，经照射域内液体中散射体，散射的超声波产生多普勒频移fd，接收换能器B收到频率为fB的超声波，其值为：,多普勒频移fd正比于散射体流动速度：,（2）流量方程式,流量方程式形式上与式（7.6.4）相同,Kd是散射体的“照射域”在管中心附近的系数； 其值不适用于在大管径或含较多散射体达不到管中心附近 就获得散射波的系数。,（3）液体温度影响的修正,流体声速c是温度的函数，液温变化会引起误差。 固体的声速温度变化影响比液体小一个数量级，即流体声速c用声楔的声速c0取代，以减小用液体声速时的影响。,声楔的射角,cos=sin, sin/csin0/c0,（4）散射体的影响,多普勒频移信号来自速度参差不一的散射体，而所测得各散射体速度和载体液体平均流速间的关系也有差别。 其他参量如散射体粒度大小组合与流动时分布状况，散射体流速非轴向分量，声波被散射体衰减程度等均影响频移信号。,3. 组成,组成：超声换能器（超声流量传感器 ）转换器 转换器在结构上分：固定盘装式和便携式,7.6 超声流量计,7.6.1 工作原理及组成 7.6.2 选用与安装考虑要点,7.6.2 选用与安装考虑要点,1. 测量原理的选择 2. 安装注意事项,1. 测量原理的选择,选择测量原理是传播时间法还是多普勒法， 主要判断要素： 液体洁净程度或杂质含量，测量精度要求。 基本适用条件如表7.6.1所示。 对于外夹装式仪表还要考虑管壁材料和厚度、锈蚀状况、衬里材料和厚度； 对于现场安装换能器式仪表要考虑换能器类型； 对于大管径传播时间法仪表要考虑声道数。,表7.6.1测量原理基本适用条件,2. 安装注意事项,（1）流量传感器（即带测量管段的插入式换能器总成）的安装 安装本类流量传感器时管网必须停流，测量点管道必须截断后接入流量传感器。 连接流量传感器的管道内径必须与流量传感器相同，其差别应在1以内。,流量传感器上的传感器尽可能在与水平直径成45度的范围内，避免在垂直直径位置附近安装。否则在测量液体时换能器声波表面易受气体或颗粒影响，在测量气体时受液滴或颗粒影响。 测量液体时安装位置必须充满液体。 上下游应有必要的直管段。,水平管换能器安装位置,（2）外夹装式换能器的安装,剥净安装段内保温层和保护层，并把换能器按装处的壁面打磨干净。避免局部凹陷，凸出物修平，漆锈层磨净。 对于垂直设置的管道，若为单声道传播时间法仪表，换能器的安装位置应尽可能在上游弯管的弯轴平面内，以获得弯管流场畸变后较接近的平均值。,单声道换能器垂直管道安装位置,换能器安装处和管壁反射处必须避开接口和焊缝,避开接口和焊缝示意图,换能器安装处的管道衬里和垢层不能太厚。衬里、锈层与管壁间不能有间隙。对于锈蚀严