TFXP便携时差式超声波流量计的应用

1、TFXP便携时差式超声波流量计的应用    关键词流量计;流量测量技术;准确度 作者简介吴充波,三亚中法供水有限公司,海南三亚,572000 中图分类号 TH814.92 文献标识码 A 文章编号 1007-7723(2010)04-0049-0002 一、前言 TFXP便携时差式超声波流量计,应用范围适用于内径为252540mm的管道,可测流体为:超纯水、饮用水、化学试剂、污水、回收水、河水、工业废水等。其融合了世界上最先进的非接触式流量测量技术,提供了测量系统不可超越的精度,多用途性、便利的安装和可靠性,为使用者提供了极大方便。使用TFXP便携时差式

2、超声波流量计,对管网管道流量测量,对出厂水和管网流量计作在线检测。现根据多年现场使用的经验,将这种超声波流量计的特性和使用方法及有可能影响测量准确度的一些问题分析如下。 二、测量原理 TFXP便携时差式超声波流量计是美国迪纳声公司制造的,利用了具有同时发射和接收功能的两个探头,探头夹持在一个彼此有着特定距离的位置。探头有三种安装方式,如图1所示:V-型方式,这样声波能横穿管道两次;W-型方式,这样声波能横穿管道四次;Z-型方式,这样两探头装在管道的相反面且声波穿过管道一次。选择何种方式是基于管道和流体的特点。流量计的工作原理是两个探头之间交替发射和接收经调整了的声波频率相位信号,并计算声波往返

3、于两探头的时间间隔,所测量到的时间差直接与管内流体的流速有关。 三、TFXP便携时差式超声波流量计的特点 1.TFXP利用了迪纳声独特的双时基时间放大运算方式、先进的数字信号处理方式(DSP)和数字截面校准技术。TFXP便携时差式流量计频谱调制爆发的特点。 2.TFXP具有自动雷诺数补偿功能,可确保测量层流、管径大小头和管路扰动区域流量的精确度。 3.高达40001的量程比使得仪器既能测量正常的过程流量又可测量因管道或阀门泄漏引起的流量。 4.可用配套提供的红外接口适配器和ULTRALINKTM软件,使得系统不接任何导线即可完成组态、标定和自诊断功能。 5.标准配置可适合管径:252540mm

4、。 6.精度±0.5%(流速>0.3m/s,现场标定);±1.0%(流速>0.3m/s,不必现场标定);±0.003m/s精度误差(当流速四、TFXP便携时差式超声波流量计的使用 正确的操作方法如下: (一)传感器定位 1.通常选择的定位点位置应具备:至少上游10倍、下游5倍于管内径的直管段。 2.基于管道尺寸和流体特点选择一种探头安装方法,对于内径2575mm的塑料管,且管内为纯净的非腐蚀性流体,选择W-型安装方式;对于所有管道和大多种流体,且管径为75250mm,选择V-型安装方式;管径大于250mm时,选择Z-型安装方式。 3.用仪器面板按键或U

5、LTRALINKTM软件将下列参数输入变送器: (1)传感器安装方式 (2)管外径    (3)管壁厚度    (4)管道材质    (5)管道声速*    (6)管道相对粗糙度* (7)管道衬里厚度 (8)管道衬里材料 (9)流体类型 (10)流体声速* (11)流体粘度* (12)流体密度* (二)管道准备和传感器安装 1.传感器安装点的管道面需要擦净和保持干燥,清除松散刻痕、锈、漆以确保满意的声波传导。 2.将传感器安装导轨或鞍架

6、安装在步骤1中的安装定位点。 3.在探头接触面上涂上适量的耦合剂,将两探头放入导轨/鞍架中并确保它们为线性及径向放置。假如用的是RTV型耦合剂,则通电前需要足够的固化时间,一般固化时间为24小时。 (三)传感器/电源连接 1.不能随意加长传感器的电缆。 2.参考TFXP变送器机壳内关于电源和传感器连接的接线图,确定正确的电源和传感器连接。 (四)设置和通电 1.按压面板上的ON。 2.从Service menu确定信号强度大于2%。 3.输入合适的测量单位和I/O数据。 利用TFXP便携时差式超声波流量计对管线中运行的电磁流量计进行在线检测,即通过超声波流量计测量值与电磁流量计显示值进行比较。

7、如表1,为金鸡岭水厂出厂水电磁流量计在线检测记录表。 (1)通过在线检测可以验证现场管道条件下对电磁流量计工作的影响,这是送检无法解决的一个问题。 (2)由于内部核算的流量计属非强制检定的计量器具,使用者只需按照量传原则进行科学的校准即可。 (3)对未到检定周期期时间,发现电磁流量计工作异常或检查中发现某些参数(线圈电阻、电极间电阻)异常时,可用超声波流量计进行在线检测,帮助判断电磁流量计工作精度,以作出最优的解决方案。 (4)对于含金属离子较多或导电率较高等原因,容易引起电磁流量计故障的可进行定期在线检测以及时发现问题。 (5)对一时无法停水拆装的电磁流量计进行在线检测,以及时了解电磁流量计

8、工作精度,并根据在线检测的情况,可分析原因并及时采取相应的措施。 通过对电磁流量计的在线检测,可快速、及时、准确地评估或验证在线电磁流量计的工作精度,并可大大地减少电磁流量计拆、装、送检费用。同时,通过对同一管道不同位置的流量检测,可应用于管道渗漏、旁路的查找。        五、影响测量准确度分析 (一)上下游直管段对测量准确度的影响 由TFXP流量计测量原理知,流量计直接测量流体的流速,只有流体是稳流的,才能保证测量精度。TFXP流量计的探头安装必须有足够的直管段,上游直管段至少10D,下游直管段至少5D,并保

9、证该处液体满管。如果探头安装位置上游有泵、阀门等设备,其后的管段流体产生紊流,要使流体状态稳定,探头安装位置必须离干扰源足够远以消除干扰,要求直管段为30D以上。直管段长度是保证测量准确度的主要因素。 (二)管道参数设置和探头安装对测量准确度的影响 管道参数设置与测量准确度有密切关系,如果管道材质及尺寸的设置与实际管道尺寸不相符,将使理论管道流通截面积与实际流通截面积产生误差,导致最终结果不准确。另外,探头的发射距离是根据流体、管道、探头的安装方式等各种参数综合运算的结果,探头的安装距离产生偏差,也会引起很大的测量误差。因此,正确设置管道参数,探头才能安装准确,减小管道参数设置对测量准确度的影

10、响。 (三)含气量对测量准确度的影响 含气量对测量数据也有很大影响。不溶气体具有非常低声阻抗,可能造成声束分散。含气量大时,将减小声波信号的强度。三亚中法供水有限公司测量出厂水流量时,泵与探头间直管段小于10D,测量数据不稳定;重新选择探头安装位置,直管段满足了30D的要求,测量数据才稳定下来。因此,要消除含气量,必须保证探头安装前后直管段长度。 (四)耦合剂对测量准确度的影响 为了保证探头和管道充分接触,安装探头时需要往管道表面均匀地涂一层耦合剂,一般厚度为23mm。应将耦合剂内的气泡和颗粒挤出去,探头的发射面应紧密地贴在管壁上。流量计大多安装在水井中,安装环境潮湿,有时会被水淹。如果选用一般耦合剂,在很短时间内便失效,影响测量准确度。 (五)管道内壁的垢层对测量准确度的影响 有些管道