概述

      時(shí)差式超聲波流量計(jì)是當(dāng)今世界上最具競(jìng)爭(zhēng)力的流量測(cè)量手段，其測(cè)量線精度高于1.0%。由于超聲波流量計(jì)自身不帶標(biāo)準(zhǔn)管道而工業(yè)管路又十分復(fù)雜，使超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度大打折扣；另外，由于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)特別是管路周圍環(huán)境的多樣性，大大降低了超聲波流量計(jì)的可靠性和穩(wěn)定性。因此，怎樣根據(jù)特定的環(huán)境安裝調(diào)試超聲波流量計(jì)，就成了超聲波流量測(cè)量領(lǐng)域的一個(gè)重要課題，本規(guī)程詳解了超聲波流量計(jì)的安裝細(xì)節(jié)，從而進(jìn)一步完整體現(xiàn)了超聲波流量計(jì)的精度、可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，雖不能做到一勞永逸，但卻可大大降低日后的維護(hù)工作甚至免維護(hù)。

      工作原理  

      當(dāng)超聲波束在液體中傳播時(shí)，流體的流動(dòng)將使傳播時(shí)間產(chǎn)生微小變化，并且其傳播時(shí)間的變化正比于液體的流速，由此可求出液體的流速。如圖1所示：在待測(cè)流量管道外表面上，按一定相對(duì)位置安裝一對(duì)超聲探頭。安裝方式分為“Z”法和“V”法。一個(gè)探頭受電脈沖激歷產(chǎn)生的超聲脈沖，經(jīng)管壁―流體―管壁為第二探頭所接收。從發(fā)至收超聲脈沖傳播時(shí)間，依其順逆流向分別為：

      根據(jù)(1)、（2）和(3)式，可得出流體沿直徑方向上的平均流速：

      其中：  M――聲束在液體中的傳播次數(shù)
                 L――聲波在液體中的波長
                 D――管道內(nèi)徑
                 θ――超聲波束入射角  
                 C₀――靜止時(shí)流體聲速                                  
                 V――管內(nèi)流體沿管軸向的平均流速                                              
                 T_UP――聲束在正方向上的傳播時(shí)間
                 T_DOWN――聲束在逆方向上的傳播時(shí)間
                △T――聲束在正逆兩個(gè)方向上的傳播時(shí)間差
 
      時(shí)差式超聲波流量計(jì)適用于無氣泡的單一純凈液體的測(cè)量。上述公式是在理想情況下得到的，實(shí)際上工業(yè)管路中液體流動(dòng)情況是十分復(fù)雜的。結(jié)垢、管內(nèi)粗糙等眾多因素影響，使一般超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度大打折扣。FV4018型超聲波流量計(jì)由于采用了世界最先進(jìn)的直接時(shí)間測(cè)量方法并考慮了溫度及管內(nèi)粗糙等影響，通過標(biāo)準(zhǔn)校正曲線或用戶經(jīng)驗(yàn)校正曲線的方法來克服液體流場(chǎng)分布的不均勻情況，可使測(cè)量精度大大提高，特別是使用靜態(tài)設(shè)置零點(diǎn)的方法，可使測(cè)量線性度優(yōu)于0.5%。

      安裝規(guī)程細(xì)解

      （一） 詳細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)情況

      超聲波流量計(jì)在安裝之前應(yīng)了解現(xiàn)場(chǎng)情況，包括：

      1．安裝傳感器處距主機(jī)距離為多少；
      2．管道材質(zhì)、管壁厚度及管徑；
      3．管道年限；
      4．流體類型、是否含有雜質(zhì)、氣泡以及是否滿管；
      5．流體溫度；
      6．安裝現(xiàn)場(chǎng)是否有干擾源（如變頻、強(qiáng)磁場(chǎng)等）；
      7．主機(jī)安放處四季溫度；
      8．使用的電源電壓是否穩(wěn)定；
      9．是否需要遠(yuǎn)傳信號(hào)及種類；

      根據(jù)以上提供的現(xiàn)場(chǎng)情況，廠家可針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行配置，必要情況下也可特制機(jī)型。

      （二） 選擇安裝位置

      選擇安裝管段對(duì)測(cè)試精度影響很大，所選管段應(yīng)避開干擾和渦流這兩種對(duì)測(cè)量精度影響較大的情況，一般選擇管段應(yīng)滿足下列條件：

      1、避免在水泵、大功率電臺(tái)、變頻，即有強(qiáng)磁場(chǎng)和震動(dòng)干擾處安裝機(jī)器；
      2、選擇管材應(yīng)均勻致密，易于超聲波傳輸?shù)墓芏危?BR>      3、要有足夠長的直管段，安裝點(diǎn)上游直管段必須要大于10D（注：D=直徑），下游要大于5D；
      4、安裝點(diǎn)上游距水泵應(yīng)有30D距離；
      5、流體應(yīng)充滿管道；
      6、管道周圍要有足夠的空間便于現(xiàn)場(chǎng)人員操作，地下管道需做測(cè)試井，測(cè)試井如下：

      （三）確定探頭安裝方式
 
      超聲波流量計(jì)一般有兩種探頭安裝方式，即Z法和V法。通常情況下：
      管徑D > 200mm時(shí)選用Z法
      管徑D < 200mm時(shí)選用V法
      但是，當(dāng)D < 200mm而現(xiàn)場(chǎng)情況為下列條件之一者，也可采用Z法安裝：
 
      1、當(dāng)被測(cè)量流體濁度高，用V法測(cè)量收不到信號(hào)或信號(hào)很弱時(shí)；
      2、當(dāng)管道內(nèi)壁有襯里時(shí)；
      3、當(dāng)管道使用年限太長且內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重時(shí)；

      對(duì)于管道條件較好者，即使D稍大于200mm，為了提高測(cè)量精度，也可采用V法安裝。

      （四） 求得安裝距離，確定探頭位置

      1、將管道參數(shù)輸入儀表，選擇探頭安裝方式，得出安裝距離；
      2、在水平管道上，一般應(yīng)選擇管道的中部，避開頂部和底部（頂部可能含有氣泡、底部可能有沉淀）；
      3、V 法安裝：先確定一個(gè)點(diǎn)，按安裝距離在水平位置量出另一個(gè)點(diǎn)。
           Z 法安裝：先確定一個(gè)點(diǎn)，按安裝距離在水平位置量出另一個(gè)點(diǎn)，然后測(cè)出此點(diǎn)在管道另一側(cè)的對(duì)稱點(diǎn)。

      （五） 管道表面處理

      確定探頭位置之后，在兩安裝點(diǎn)±100mm范圍內(nèi)，使用角磨砂輪機(jī)、銼、砂紙等工具將管道打磨至光亮平滑無蝕坑。

      要求：光澤均勻，無起伏不平，手感光滑圓潤。需要特別注意的是，打磨點(diǎn)要求與原管道有同樣的弧度，切忌將安裝點(diǎn)打磨成平面，用酒精或汽油等將此范圍擦凈，以利于探頭粘接。

      （六） 探頭與儀表接線

     雙屏蔽電纜最外層起屏蔽作用，應(yīng)該連接到“大地”上，如果沒有地線，或是地線接觸不良，可把雙屏蔽電纜最外層的屏蔽線良好地接到室內(nèi)的暖氣管道等其它可視為“大地”的金屬物體上。

      建議一般情形下，都要使用專用電纜。專用電纜損耗小，抗干擾性好，能保證儀表長期可靠工作。

      （七） 微調(diào)探頭位置

      接完線后把探頭內(nèi)部用硅膠注滿，放置半小時(shí)，然后用硅膠和卡具把探頭固定到打磨好的管道上（注意探頭方向，引線端向外），然后觀察儀表的信號(hào)強(qiáng)度、良度與傳輸時(shí)間比，如發(fā)現(xiàn)不好，則細(xì)微調(diào)整探頭位置，直到儀表的信號(hào)達(dá)到規(guī)定的范圍之內(nèi)：

      （信號(hào)強(qiáng)度：一般應(yīng)大于7，少數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體情況另定。）
      （信號(hào)良度：低峰值一般為7~14，高峰值一般為45~80。）
      （傳輸時(shí)間比：在100±4范圍之內(nèi)，此值必須穩(wěn)定。）

      （八） 固定探頭

      儀表信號(hào)調(diào)整好以后，用所配卡具將探頭固定好，注意不要使鋼絲繩傾斜，以免拉動(dòng)探頭，使探頭移位，再用硅膠將探頭與管道接觸的四周封住。此膠凝固大約需一天時(shí)間，在未干之前必須注意探頭防水。（信號(hào)線的外屏蔽線必須可靠接地）