N-76超聲流量計ppt課件

1、7.6 超聲流量計7.6.1 工作原理及組成7.6.2 選用與安裝考慮要點7.6.1 工作原理及組成通過檢測流體流動時對超聲束或超聲脈沖的作用，以測量體積流量的儀表。超聲流量計的特點：可作非接觸測量；無流動阻撓測量，無額外壓力損失；適用于大型圓形管道和矩形管道；多普勒超聲流量計可測量固相含量較多或含有氣泡的液體；超聲流量計可測量非導(dǎo)電性液體，在無阻撓流量測量方面是對電磁流量計的一種補(bǔ)充。討論用于測量封閉管道液體流量的超聲流量計。封閉管道用超聲流量計分類 傳播時間法；多普勒效應(yīng)法；波束偏移法；相關(guān)法；噪聲法 1. 傳播時間法聲波在流體中傳播，順流方向聲波傳播速度會增大，逆流方向則減小，同一傳播距

2、離就有不同的傳播時間。利用傳播速度之差與被測流體流速的關(guān)系求取流速，稱之傳播時間法。按測量具體參數(shù)分類：時差法、相位差法頻差法。 傳播時間法原理 （1流速方程式 超聲波逆流從換能器1送到換能器2的傳播速度c被流體流速Vm所減慢，反之，超聲波順流從換能器2傳送到換能器1的傳播速度則被流體流速加快， LxVctLm12LxVctLm21上面兩式相減并變換可得上面兩式相減并變換可得 21122112ttxLVm式中，式中， L L超聲波在換能器之間傳播路徑的長度超聲波在換能器之間傳播路徑的長度mm）；）； x x傳播路徑的軸向分量傳播路徑的軸向分量mm）；）； t12 t12從換能器從換能器1 1到

3、換能器到換能器2 2的傳播時間的傳播時間s s）；）； t21 t21從換能器從換能器2 2到換能器到換能器1 1的傳播時間的傳播時間s s）；）； c c超聲波在靜止流體中的傳播速度超聲波在靜止流體中的傳播速度m/sm/s）；）； Vm Vm流體通過換能器流體通過換能器1 1、2 2之間聲道上平均流速之間聲道上平均流速m/sm/s）（2） 流量方程式測量和計算的流速是聲道上的線平均流速，計算流量所需是流通橫截面的面平均流速，二者的數(shù)值是不同的，差異取決于流速分布狀況因而，必須用一定的方法對流速分布進(jìn)行補(bǔ)償。對于夾裝式換能器儀表，還必須對折射角受溫度變化進(jìn)行補(bǔ)償，才能精確的測得流量。 42Nm

4、vDKVq體積流量體積流量qvqv為：為：式中，式中，K K 流速分布修正系數(shù)，流速分布修正系數(shù)， K=Vm/V K=Vm/V DN DN 管道內(nèi)徑。管道內(nèi)徑。K K是單聲道通過管道中心的流速分布修正系數(shù)。是單聲道通過管道中心的流速分布修正系數(shù)。管道雷諾數(shù)管道雷諾數(shù)ReDReD變化變化K K值將變化，值將變化，儀表范圍度為儀表范圍度為1010時，時，K K值變化約為值變化約為1 1；范圍度為范圍度為100100時，時，K K值約變化值約變化2 2。流動從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r，流動從層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r，K K值要變化約值要變化約3030。所以要精確測量時，必須對所以要精確測量時，必須對K K值進(jìn)行動態(tài)

5、補(bǔ)償。值進(jìn)行動態(tài)補(bǔ)償。2. 多普勒效應(yīng)法多普勒效應(yīng)法是利用在靜止固定點檢測從移動源發(fā)射聲波多產(chǎn)生多普勒頻移現(xiàn)象。多普勒法超聲波流量計原理圖多普勒法超聲波流量計原理圖 （1流速方程式 超聲換能器A向流體發(fā)出頻率為fA的超聲波，經(jīng)照射域內(nèi)液體中散射體，散射的超聲波產(chǎn)生多普勒頻移fd，接收換能器B收到頻率為fB的超聲波，其值為：cvffABcos21多普勒頻移多普勒頻移fdfd正比于散射體流動速度：正比于散射體流動速度：cvffffABAdcos2Adffcvcos2（2流量方程式流量方程式形式上與式7.6.4一樣 42NdvDKvqKdKd是散射體的是散射體的“ “照射域在管中心附近的系數(shù)；照射域

6、在管中心附近的系數(shù)；其值不適用于在大管徑或含較多散射體達(dá)不到管中心附近其值不適用于在大管徑或含較多散射體達(dá)不到管中心附近就獲得散射波的系數(shù)。就獲得散射波的系數(shù)。（3液體溫度影響的修正 流體聲速c是溫度的函數(shù)，液溫變化會引起誤差。固體的聲速溫度變化影響比液體小一個數(shù)量級，即流體聲速c用聲楔的聲速c0取代，以減小用液體聲速時的影響。 聲楔的射角聲楔的射角 cos=sin,sin/csin0/c0 Adffc00sin2（4散射體的影響 多普勒頻移信號來自速度參差不一的散射體，而所測得各散射體速度和載體液體平均流速間的關(guān)系也有差別。其他參量如散射體粒度大小組合與流動時分布狀況，散射體流速非軸向分量，

7、聲波被散射體衰減程度等均影響頻移信號。3. 組成組成：超聲換能器超聲流量傳感器 ）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器在結(jié)構(gòu)上分：固定盤裝式和便攜式 7.6 超聲流量計7.6.1 工作原理及組成7.6.2 選用與安裝考慮要點7.6.2 選用與安裝考慮要點1. 測量原理的選擇2. 安裝注意事項1. 測量原理的選擇選擇測量原理是傳播時間法還是多普勒法，主要判斷要素：液體潔凈程度或雜質(zhì)含量，測量精度要求?；具m用條件如表7.6.1所示。對于外夾裝式儀表還要考慮管壁材料和厚度、銹蝕狀況、襯里材料和厚度；對于現(xiàn)場安裝換能器式儀表要考慮換能器類型；對于大管徑傳播時間法儀表要考慮聲道數(shù)。表7.6.1測量原理基本適用條件 條件條件傳

8、播時間法傳播時間法多普勒法多普勒法適用液體適用液體水類江河水，海水農(nóng)業(yè)用水等）水類江河水，海水農(nóng)業(yè)用水等）, ,油類純凈燃油類純凈燃油，潤滑油，食用油等），化學(xué)試劑，藥液等油，潤滑油，食用油等），化學(xué)試劑，藥液等含雜質(zhì)多的水下水，污水，農(nóng)含雜質(zhì)多的水下水，污水，農(nóng)業(yè)用水等），漿類泥漿，礦漿，業(yè)用水等），漿類泥漿，礦漿，紙漿化工料漿等），油類非凈紙漿化工料漿等），油類非凈燃油，重油，原油等）燃油，重油，原油等）適用懸浮顆粒含量適用懸浮顆粒含量體積含量體積含量1%5050100mg/L100mg/L儀表基本誤差儀表基本誤差帶測量管段式帶測量管段式（0.5-10.5-1）%R%R（3-103-10）

9、%FS%FS固體粒子含量基本不變時固體粒子含量基本不變時（0.5-30.5-3）%濕式大口徑多聲道濕式大口徑多聲道濕式小口徑單聲道濕式小口徑單聲道1.5%R-1.5%R-3%R3%R夾裝式范圍度夾裝式范圍度20:120:1）重復(fù)性誤差重復(fù)性誤差0.1%-0.3%0.1%-0.3%1%1%信號傳輸電纜長度信號傳輸電纜長度100-300m,100-300m,在能保證信號質(zhì)量的前提下，在能保證信號質(zhì)量的前提下，可以小于可以小于100m100m30m30m價格價格較高較高一般較低一般較低2. 安裝注意事項（1流量傳感器即帶測量管段的插入式換能器總成的安裝安裝本類流量傳感器時管網(wǎng)必須停流，測量點管道必須

10、截斷后接入流量傳感器。連接流量傳感器的管道內(nèi)徑必須與流量傳感器相同，其差別應(yīng)在1以內(nèi)。流量傳感器上的傳感器盡可能在與水平直徑成45度的范圍內(nèi)，避免在垂直直徑位置附近安裝。否則在測量液體時換能器聲波表面易受氣體或顆粒影響，在測量氣體時受液滴或顆粒影響。測量液體時安裝位置必須充滿液體。上下游應(yīng)有必要的直管段。水平管換能器安裝位置水平管換能器安裝位置（2外夾裝式換能器的安裝剝凈安裝段內(nèi)保溫層和保護(hù)層，并把換能器按裝處的壁面打磨干凈。避免局部凹陷，凸出物修平，漆銹層磨凈。對于垂直設(shè)置的管道，若為單聲道傳播時間法儀表，換能器的安裝位置應(yīng)盡可能在上游彎管的彎軸平面內(nèi)，以獲得彎管流場畸變后較接近的平均值。單聲道換能器垂直管道安裝位置換能器安裝處和管壁反射處必須避開接口和焊縫 避開接口和焊縫示