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簡述便攜式超聲波流量計現場管道流量丈量與闡發

現在流行的便攜式超聲流量計應用便利活絡,普通合用于檢測大口徑管道的流量,可是現場應用的理論檢測精度,常因功課疏忽,換能器裝配距離及流轉面積等檢測的過失而構成精度降落。不精確的裝配甚至會使得儀器完全不能功課。因此,儀器現場的裝配與調試對于檢測對錯常首要關鍵,本文就現場應用超聲波流量計所碰到的題目遏制分解,總結出管道流量精確檢測的方法。
1 超聲波流量計的道理
超聲流量計應用超聲波在勾當的流體中轉達時,可以也許載上流體流速信息的特征,顛末采取和處置穿過流體的超聲波信息就可以也許檢測出流體的速率,而后換算成流量。它具備以下首要特色:①處置了大管徑、大流量及各類明渠、暗渠的檢測堅苦的題目;②對介質的確無請求;③檢測精確度的確不受被測流體溫度、壓力、密度、粘度等參數的影響;④檢測范圍度寬,普通可達20∶1。
時差法[1]檢測是在被測流體內由兩對超聲波爆發器和采取器構成兩個通道,別離在逆流標的目的和逆流標的目的發射超聲波脈沖,檢測其轉達的時辰差△t。
逆流標的目的發射超聲波脈沖的轉達時辰為

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逆流標的目的發射超聲波脈沖的轉達時辰為

 

其間:L——超聲波發射器到采取器之間的距離,也稱聲程;c——被測流體遏制時的超聲波轉達速率;u——被測流體的速率。
在逆流和逆流狀態下超聲波的轉達時辰差為

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由于超聲波轉達速率c弘遠于流體流速u,故可以也許為c2-u2≈c2,故

 

 

由上式可見:當超聲波在遏制流體中的轉達速率可以也許為常數時,流體流速就與時辰差△t成反比,檢測△t便可取得流速,進而求得流量。
2 超聲波流量計的裝配與調試
普通,超聲波流量計的裝配應從以下幾個方面斟酌:①具體領會現場狀態;②判定裝配方法;③遴選裝配管段;④核算裝配距離,判定探頭方位;⑤管道表面處置;⑥探頭裝配及接線;⑦用示波器查詢拜訪采取波形,微調并牢固探頭。
2.1 換能器[2]的裝配
(1)精確遴選裝配地點
普通,當管道內徑為D時下游直管段長度應大于10D,下賤大于5D。當下游有泵、閥門等阻力件時,直管段長度最少應有30~50D,偶然甚至請求更高,如距泵房請求70~100m。被選用雙聲道或多聲道檢測時,表前直管段可以也許有光鮮明顯延長。
差別方法阻流件應設備的直管段長度列于表1所示。

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(2)精確遴選裝配方法[3]
當流體平行于管軸勾當時,凡是可用圖1中的透過法(Z法)裝配能取得較好的精度。但當流體勾當標的目的與管軸不平行,存在半徑標的目的的速率成份時,應選用圖1中的反射法(V法)也許選用2V法裝配。對于已設備好的流體管道,出格是檢測大口徑管道流量時,由于下游勾當狀態的煩擾而易于構成檢測過失的場所,比擬適合的方法是增加檢測線,即增加超聲波的轉達路子,更多地蒙受轉達路子中的流速信息,遏制平均,以對消流體擾動構成的檢測過失。增加檢測線時,換能器的裝配應使超聲波轉達路子平均地置于流轉截面上。普通覺得有4條檢測線(即4個換能器)就對勁了。
(3)判定裝配距離
換能器的裝配應根據具體的檢測方法根據說明書上的進程遏制,各類檢測方法下的裝配進程略有差別,但其道理近似。上面以遍及應用的透過法(Z法)的換能器裝配為例,說明一對換能器的裝配距離的判定方法。
一對換能器的裝配有個根基準繩,稱為距離法[4]:便是發射換能器與采取換能器應在管道的半圓等分線上(對于V法,則在統一半圓基線上),并根據理論的管道內徑,壁厚及被測流體的性子,參數等核算,判定兩換能器之間的軸間距離h,確保裝配時h值的精確。其核算公式:
h=2δ tanθ2+D tanθ3
其間:δ——管壁厚;D——管內徑;θ2——聲波進入管壁中視點;θ3——聲波進入流體中視點
現在的超聲流量計閃現儀器普通都有核算裝配距離的服從,只需將管道資料、管徑、壁厚、等管道參數,流量計就可以計量出裝配距離h,而后用上述的距離法判定裝配方位。
上述距離法只能用于管道前提較好的場所。當管道條 件不好時,如由于應用時辰太長,結垢嚴重,又不知結垢(1)精確遴選裝配地點理論厚度,這時候就很難判定裝配距離h,對于這類狀態,可選用渡越時辰法[5]裝配換能器。 

 

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圖1 換能器的裝配

起首將閃現儀器的活絡度旋鈕到中間方位,而后按請求將一只換能器牢固在管道的一側,將另外一只換能器涂上黃油在管道的另外一側沿上,下,左,右標的目的挪動,查詢拜訪閃現儀器的輪回閃現燈或數字,當輪回閃現燈亮了或有數字閃現,則微動換能器,查詢拜訪渡越時辰,當渡越時辰靠近所給定的數值時,遏制挪動換能器,現在若渡越時辰的前4位數穩定時,說明換能器已裝配好。將換能器牢固好,儀器就可以也許普通功課了。
2.2 閃現儀器的裝配
(1)閃現儀器的裝配地點
閃現儀器的裝配地點應遴選振蕩打擊很小的方位,寄望避免電磁場的影響,儀器電源應避免引發電壓擺蕩,應用情況溫度亦應在說明書中的范圍以內,除出格密封儀器外,應裝配在無侵蝕性的情況中。
(2)連線長度
儀器與換能器之間的連線應用屏障線,連線長度按說明書請求,普通不超出500m,但在發電廠,由于煩擾較大,連線長度普通不超出100m。
3 理論事例與履歷總結 為了找出影響超聲波流量計精度的因素,在檢測江蘇西北鋼鐵廠排水體系管道流量的時候,遏制了現場的嘗試。總結了一下幾點履歷。
(1)要有對勁長的表前直管段長度(如表1所示)。
(2)管道多少標準精確,管內結垢不能太厚。由流量與管徑的接洽可知,管徑每存在1%的過失,就會爆發約3%的流量檢測過失。因此,應用超聲波流量計時,必須將壁厚檢測精確。
管道結垢,不光構成管徑過失,還會使聲波爆發散射,降落超聲波流量計的檢測精度。結垢過厚時,儀器甚至不能功課。表2為管道結垢對流量檢測的影響核算表。 對于有的管道結垢已非常嚴重,可以也許先把換能器拿上去,用手錘敲敲裝配換能器的部位,水垢收到顫動后會局部墜落上去,再把換能器裝配在管道上考試,若是還不可,只要主意單元將檢測段管道更新為不銹鋼管道。

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(3)在儀器的下游的管道上設置排氣閥
輸水管道中有氛圍是遍及存在的題目,源水管道中氣體含量更大。管道中的氣體占有管道有效截面積,使流量檢測爆發過失。若是管道中氣體過量,會使超聲波爆發散射而使儀器不能功課。因此,在儀器下游裝配排氣閥是須要的。
排氣閥的方位應裝配在儀器下游30D以上處,每隔一定時辰就應排氣一次。在西北鋼鐵廠DN600和DN900兩管道做嘗試發明,在不裝配排氣閥時,流量計約多計水量9%~10%。
(4)管道中的流體不充滿管道
當換能器在管道上裝配好后,流量計采取的強度旌旗燈號在熒幕上仍不閃現,而其余預顯法式普通時,說明管道中流體不充滿管道。
4 竣事語
顛末對根基道理的領會和現場嘗試的履歷總結,再次對西北鋼鐵廠的排水體系檢測流量,顛末與已校準的在線流量計的對比,發明當斟酌了以上煩擾精度的因素和選用適合的裝配方法后,檢測精度由第一次的±1.67%進步到±0.81%,對勁了考試精度的請求。
參考文獻
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[2]紀綱.流量檢測儀器應用技能[M].北京:化學產業出書社,2005,120-122.
[3]蔡武昌,應啟夏.舊式流量檢測儀器[M].北京:化學產業出書社,2006,59-63.
[4]孫淮清.流量檢測方法和儀器的選用[M].北京:化學功課出書社,2006,163-167.
[5]Miller.R.W.流量檢測工程手冊[M]北京:機器產業出書社,1995,120-126. (end


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