超声波流量计使用技术探讨

    从1994年开始独山子石化总厂炼油厂的水计量逐渐使用超声波流量计。由于超声波流量计的显著优点,尤其对较粗管线(DN80以上)而言,安装方便,整体投入费用小,因此广泛地使用在该厂的循环水、除盐水等水计量上,并取得了较为准确的计量效果。

    1　超声波流量计的工作原理

    简单地说,超声波在流体中的传播速度,顺流方向和逆流方向是不一样的,其传播的时间差与流体的流速成正比,因此只要测量出超声波在两个方向上传播的时间差,就可以知道流体的流速,再乘以管道的横截面积,就可以得到流体的流量。

    2　影响超声波流量计准确度的技术因素

    按照测量原理划分,超声波流量计测量流量的方法使用最多的是传播速度差法和多普勒频移法^[1]。其中传播速度差法又可以分为时间差法、相位差法和声循环频率差法。在该厂使用的超声波流量计中,基本上采用的都是时间差法。因此,以下主要就影响时间差法超声波流量计的方面进行探讨^[2]。

    2·1　安装直管段的长度

    在安装时,除了要选择流体流场分布均匀的部分,还要保证足够的直管段要求,以便使流体形成稳定的速度分布。一般要求上游直管段为(510)D(D为管径,下同),下游直管段为(35)D。另外,要尽量远离泵和阀门,泵应该距离测量管段上游50D,流量控制阀应该距离测量管段上游30D,如果直管段长度达不到要求,会造成测量准确度的下降。

    2·2　工艺管道参数

    在工艺管线上,尤其是在旧管线上安装使用超声波流量计时,一定要得到准确的工艺管道参数,如管道的外径、壁厚、材质、衬里等。对于比较脏污的管线,还要把结垢考虑为衬里,以求得较为准确的测量结果。

    2·3　安装方式和位置

    由于管道中的气泡和杂质会反射或者衰减超声波信号,给测量带来很大的误差,因此在安装时一定要选择正确的安装方式。换能器探头安装在倾斜和水平管道上时,一般应该尽可能使换能器探头处于和水平面成45°角的范围内,即应该水平位置安装。这样就可以使被测流体中的气泡聚集在管道的上方,而大的杂质则沿着管道的底部流动,从而对超声波在流体中传播的影响减少到最小程度。另外,安装的部位要保证一定的背压,从而使管道内充满流体,没有气泡或者气泡较少。

    2·4　其他因素

    选择管道材质均匀密致,易于超声波传输的直管段;选择管线震动小,方便安装和维护的位置;安装换能器探头部位的去漆、除锈及砂平;选用合适的耦合剂,并在安装时均匀地涂抹在探头安装部位;选择准确的流体类型;准确测量换能器探头的安装距离;选择配套的探头类型;保证换能器探头部位的温度在可工作的范围内。