超聲波流量計(jì)的使用與維護(hù)

高小兵 馬宇林

【摘 要】超聲波流量計(jì)屬于現(xiàn)場(chǎng)儀表，利用超聲波技術(shù)，能夠隔著厚重的金屬管道測(cè)量管道內(nèi)部流體的流速，由于超聲波流量計(jì)是在管道外部進(jìn)行測(cè)量，因此無(wú)需接觸到管道內(nèi)的物質(zhì)，測(cè)量時(shí)比較安全、便捷。本文就超聲波流量計(jì)的使用與維護(hù)展開(kāi)系統(tǒng)的分析。

【關(guān)鍵詞】超聲波流量計(jì)；使用；維護(hù)

工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)用到流量計(jì)，不同的工業(yè)介質(zhì)所需的流量計(jì)不同，因此流量計(jì)的種類繁多。超聲波流量計(jì)利用超聲波脈沖測(cè)量流體的流量，具有一定的優(yōu)勢(shì)。天元化工本著“運(yùn)用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢(shì)，以中溫煤焦油輕質(zhì)化為主導(dǎo)，不斷延伸煤炭及煤焦油深加工的產(chǎn)業(yè)鏈條，開(kāi)創(chuàng)中國(guó)能源煤化工行業(yè)的新紀(jì)元，回報(bào)社會(huì)，回報(bào)投資人，回報(bào)員工”的發(fā)展目標(biāo)，由生產(chǎn)型、銷售型企業(yè)全面轉(zhuǎn)型為“技術(shù)驅(qū)動(dòng)型企業(yè)”。下面我們就從超聲波流量計(jì)的工作原理以及使用方法入手，對(duì)超聲波流量計(jì)的使用與維護(hù)展開(kāi)分析。

一、超聲波流量計(jì)的工作原理

外夾式或者管段式超聲波流量?jī)x表是以“速度差法”為原理，測(cè)量圓管內(nèi)液體流量的儀表。它采用了先進(jìn)的多脈沖技術(shù)、信號(hào)數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯(cuò)技術(shù)，使流量?jī)x表更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，計(jì)量更方便、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確[1]。產(chǎn)品達(dá)到國(guó)內(nèi)外先進(jìn)水平，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。超聲波流量計(jì)的工作原理是時(shí)差法測(cè)量技術(shù)，流量計(jì)分為上游傳感器與下游傳感器兩種，在測(cè)量流體的流速時(shí)，兩個(gè)傳感器同時(shí)進(jìn)行工作，對(duì)于流體發(fā)出超聲波脈沖，根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)我們可知，上游的順流傳感器傳播速度要快于下游傳感器的逆流傳播速度，但是路程是相同的，因此我們可以根據(jù)順流速度與逆流速度的差進(jìn)行計(jì)算，從而得出流體流速。具體流速計(jì)算公式為V= ，在此計(jì)算公式中θ表示角度，是發(fā)出的超聲波脈沖與管內(nèi)介質(zhì)流體之間的夾角，M為超聲波脈沖在管內(nèi)介質(zhì)流體直線傳播次數(shù)，D為介質(zhì)流體所在管道的直徑，T1為向上傳播時(shí)間，T2為逆向傳播時(shí)間， 則是順流時(shí)間T1與逆向T2之間的時(shí)間差[2]。

二、超聲波流量計(jì)的使用方法

超聲波流量計(jì)在使用有一定的規(guī)范，只有遵循一定的使用規(guī)范，在測(cè)量時(shí)，得到的數(shù)據(jù)才能夠確保精準(zhǔn)性。首先超聲波流量?jī)x上有參數(shù)設(shè)置，在使用前應(yīng)該先對(duì)相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，相關(guān)參數(shù)有測(cè)量流體的管道壁直徑、厚度、摩擦系數(shù)等，將這些數(shù)據(jù)輸入到流量計(jì)中，在計(jì)算時(shí)才能夠降低誤差。其次在流速的計(jì)算中，不同物體的測(cè)量是不同的，因此我們應(yīng)該先明確管道內(nèi)流體的性質(zhì)，比如水、油、膠體等，然后在超聲波流量計(jì)的設(shè)置頁(yè)面進(jìn)行選擇。第三是需要對(duì)流量的最大值與最小值進(jìn)行設(shè)定，確保在測(cè)量時(shí)有一個(gè)具體的測(cè)量范圍，增加測(cè)量結(jié)果的精確性。此外在測(cè)量前，需要保證管內(nèi)的液體屬于同一種干凈的物質(zhì)，并且液體能夠充滿整個(gè)管內(nèi)，測(cè)量的地點(diǎn)應(yīng)該屬于水平位置，確保測(cè)量的管道沒(méi)有傾斜等現(xiàn)象。超聲波流量計(jì)在使用時(shí)對(duì)磁場(chǎng)、電場(chǎng)、溫度的有一定的承受范圍，因此應(yīng)該在規(guī)定的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量[3]。

在超聲波流量計(jì)使用前需要先進(jìn)行安裝，在流量計(jì)中最重要的設(shè)置是傳感器，傳感器的安裝有三種安裝方式，首先是標(biāo)準(zhǔn)安裝方法（V法），相對(duì)于其他的安裝方法，標(biāo)準(zhǔn)安裝方式測(cè)量的數(shù)據(jù)更加精確，這種安裝方法屬于將上下兩個(gè)傳感器安裝在同一側(cè)，主要適用于長(zhǎng)管道，管道內(nèi)流體比較純凈的情況下測(cè)量。其次是W安裝法，這種方法在安裝時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)安裝法相似，傳感器安裝在同一側(cè)，不同的是聲波脈沖需要經(jīng)過(guò)三次折射才能傳回，這種安裝方式適用于所測(cè)量管道的直徑較小的情況。第三是Z法，這種安裝方式超聲波脈沖直接經(jīng)過(guò)液體，無(wú)反射等步驟，傳出的信號(hào)相對(duì)會(huì)好一點(diǎn)，這種安裝法適合用于測(cè)量的流體中粒子等雜質(zhì)的情況下。

三、超聲波流量計(jì)的使用問(wèn)題與維護(hù)

（一）測(cè)量表指示不準(zhǔn)問(wèn)題的維護(hù)

超聲波壓力流量計(jì)在測(cè)量時(shí)雖然具有安全、便捷的特點(diǎn)，但是有些問(wèn)題管道測(cè)量時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)指示不準(zhǔn)確的情況，這種情況產(chǎn)生的主要原因有兩種，其一是測(cè)量的管道內(nèi)部雜質(zhì)過(guò)多，或者流體未充盈整個(gè)管道，致使聲波脈沖在反射時(shí)，信號(hào)減弱，導(dǎo)致測(cè)量表出現(xiàn)指示不準(zhǔn)的問(wèn)題，這種情況就需要換一部分管道進(jìn)行測(cè)量，或者在了解管道情況后，對(duì)誤差參數(shù)進(jìn)行設(shè)置等。另一種情況比如流量波動(dòng)較大等可能是認(rèn)為因素造成的，測(cè)量人員應(yīng)該嚴(yán)格按照要求，儀器的使用標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量，將誤差降到最低。

（二）流量計(jì)的維護(hù)

流量計(jì)的維護(hù)主要是檢查與養(yǎng)護(hù)表頭是否正常，當(dāng)管道液體靜止，而且周?chē)鸁o(wú)強(qiáng)磁場(chǎng)干擾、無(wú)強(qiáng)烈震動(dòng)的情況下，表頭顯示為零，此時(shí)，自動(dòng)設(shè)置零點(diǎn)，消除零點(diǎn)漂移，運(yùn)行時(shí)須做小信號(hào)切除，通常，流量小于滿程流量的5%，自動(dòng)切除。超聲波流量計(jì)中的參數(shù)可以通過(guò)人工進(jìn)行設(shè)置與調(diào)控，因此表頭中的零點(diǎn)也可通過(guò)菜單進(jìn)行調(diào)整。對(duì)于外貼換能器超聲波流量計(jì)，安裝以后進(jìn)行外部檢查，如果檢測(cè)過(guò)程中并無(wú)水壓損失，也無(wú)潛在漏水等情況，就能夠說(shuō)明該流量計(jì)基本無(wú)其他問(wèn)題，因此在維護(hù)的過(guò)程中只需定期檢查換能器、傳感器等部件是否松動(dòng)，與管道之間的粘合劑是否良好即可。對(duì)于插入式超聲波流量計(jì)的維護(hù)，相對(duì)而言復(fù)雜一點(diǎn)，由于插入過(guò)程中會(huì)有灰或者液體等黏連，因此需要定期清理傳感器探頭上沉積的雜質(zhì)、水垢等，并檢測(cè)有無(wú)漏水現(xiàn)象。如果是一體式超聲波流量計(jì)，要檢查流量計(jì)于管道之間的連接是否良好，電子測(cè)量?jī)x對(duì)溫度、濕度等比較敏感，因此在維護(hù)時(shí)需要考慮現(xiàn)場(chǎng)溫度和濕度對(duì)其他電子部件的影響等。定期維護(hù)可以有效的延長(zhǎng)超聲波流量計(jì)的使用年限，并且確保流量計(jì)能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定的運(yùn)行[4]。

（三）定期維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于超聲波流量計(jì)的維護(hù)需要安排專門(mén)的維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)，這樣才能確保流量計(jì)的保存等有一個(gè)良好的環(huán)境。從目前我國(guó)超聲波流量?jī)x的研發(fā)情況來(lái)看，該儀器屬于進(jìn)口儀器，具有價(jià)格昂貴的特點(diǎn)，只有做好維護(hù)工作，才能有效的延長(zhǎng)使用年限，降低企業(yè)在日常經(jīng)營(yíng)過(guò)程中的成本。定期維護(hù)需要有專人對(duì)流量計(jì)的傳感器、探頭、信號(hào)接收情況等進(jìn)行檢查，保持儲(chǔ)存環(huán)境的干凈整潔，避免灰塵較多的情況發(fā)生。超聲波流量計(jì)中有電池的安裝，在閑置時(shí)，應(yīng)該將電池充滿電，定期檢查電池電量情況，確保流量計(jì)能夠處于正常使用的狀態(tài)。最后超聲波流量計(jì)的數(shù)據(jù)資料也應(yīng)該保存好，數(shù)據(jù)資料有流量計(jì)的說(shuō)明書(shū)、維護(hù)記錄、維修記錄、參數(shù)設(shè)定記錄、測(cè)量記錄等，這些數(shù)據(jù)信息在以后的工作中能夠起到數(shù)據(jù)分析的作用，因此應(yīng)該保存好。

四、總結(jié)

總而言之，超聲波流量計(jì)屬于高精度的測(cè)量?jī)x器，定期進(jìn)行維護(hù)，能夠確保儀器使用的精準(zhǔn)性，降低儀器損壞的概率。超聲波流量計(jì)具有微電流的特性，因此在使用的過(guò)程中還需注意防止電磁場(chǎng)等干擾，確保測(cè)量結(jié)果的精確。天元化工生產(chǎn)過(guò)程中，使用超聲波流量計(jì)，在發(fā)展新興清潔替代能源高新技術(shù)探索與推廣的實(shí)踐中開(kāi)辟一條新的途徑，流量計(jì)的使用與維護(hù)，對(duì)國(guó)家能源戰(zhàn)略具有重要意義。我們要始終本著精誠(chéng)團(tuán)結(jié)、持續(xù)創(chuàng)新、追求卓越、服務(wù)社會(huì)的精神開(kāi)展工作。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]阮芬， 馬樹(shù)升， 白清俊，等. 超聲波流量計(jì)的測(cè)流原理及其應(yīng)用研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， 2006， 37（1）：99-104.