时差式超声波流量计是当今世界上具竞争力的流量测量手段,其测量线精度高于1.0%。由于工业现场特别是管路周围环境的多样性,因此,怎样根据特定的环境安装调试超声波流量计,就成了超声波流量测量领域的一个重要课题,本规程详解了超声波流量计的安装细节;从而进一步完整体现了超声波流量计的精度、可靠性和稳定性的优势,大大降低日后的维护工作甚至免维护。
超声波流量计在安装之前应了解现场情况,包括:
1.安装传感器处距主机距离为多少;
2.管道材质、管壁厚度及管径;
3.管道年限;
4.流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管;
5.流体温度;
6.安装现场是否有干扰源(如变频、强磁场等);
7.主机安放处四季温度;
8.使用的电源电压是否稳定;
9.是否需要远传信号及种类;
根据以上提供的现场情况,厂家可针对现场情况进行配置,必要情况下也可特制机型。
选择安装管段对测试精度影响很大,所选管段应避开干扰和涡流这两种对测量精度影响较大的情况,一般选择管段应满足下列条件:
1、避免在水泵、大功率电台、变频,即有强磁场和震动干扰处安装机器;
2、选择管材应均匀致密,易于超声波传输的管段;
3、要有足够长的直管段,安装点上游直管段必须要大于10D(注:D=直径),下游要大于5D;
4、安装点上游距水泵应有30D距离;
5、流体应充满管道;
6、管道周围要有足够的空间便于现场人员操作,地下管道需做测试井,测试井如下:
超声波流量计一般有两种探头安装方式,即Z法和V法。
1.V法安装
一般情况下,外夹式超声波流量计采用V法是比较标准的安装方法,使用方便,测量准确,安装时两传感器水平对齐,其中心线与管道轴线水平即可,可测管径范围为DN15mm-DN400mm。
2.Z法安装
当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚等原因,造成V法安装信号弱,机器不能正常工作时,就需要选用Z法安装。Z法的特点是超声波在管道中直接传输,没有反射(称为单声程),信号衰耗小。Z法安装可测管径范围为100mm至6000mm。现场实际安装时,建议200mm以上的管道都要选用Z法安装。
1、将管道参数输入仪表,选择探头安装方式,得出安装距离;
2、在水平管道上,一般应选择管道的中部,避开顶部和底部(顶部可能含有气泡、底部可能有沉淀);
3、V法安装:先确定一个点,按安装距离在水平位置量出另一个点。
Z法安装:先确定一个点,按安装距离在水平位置量出另一个点,然后测出此点在管道另一侧的对称点。
确定探头位置之后,在两安装点±100mm范围内,使用角磨砂轮机、锉、砂纸等工具将管道打磨至光亮平滑无蚀坑。
要求:光泽均匀,无起伏不平,手感光滑圆润。需要特别注意,打磨点要求与原管道有同样的弧度,切忌将安装点打磨成平面,用酒精或汽油等将此范围擦净,以利于探头粘接。
探头与仪表接线
探头(传感器)
探头根据实际测量管道可分三种:
S型传感器(15~100mm)
M型传感器(50~700mm)
L型传感器(300~6000mm)
接完线后把探头内部用硅胶注满,放置半小时,然后用硅胶和卡具把探头固定到打磨好的管道上(注意探头方向,引线端向外),然后观察仪表的信号强度、良度与传输时间比,如发现不好,则细微调整探头位置,直到仪表的信号达到规定的范围之内:
(信号强度:一般应大于6.5,少数可根据现场具体情况另定。)
(信号良度:低峰值一般为7~14,高峰值一般为25~80。)
(传输时间比:在100±4范围之内,此值必须稳定。)
关于使用超声波流量计的几点体会
流量计有对角和反射两种模式,当反射模式测不出时用对角模式可能能测出,以至于后来我们一直用反射模式。
流量计对管道要求比较高,保温层一定要刮掉一部分,否则无法测量。我们测空调水系统时用刀把保温层割下一块以防止传感器,测完后再把割下的保温层粘上。管道表面尽量光亮,太粗燥的话还得用砂纸打磨。
当管道内流体为非满管流时很难测出,所以测量位置应尽量选直管段,远离弯头、阀门等地方。
流量计读数的真实性是依赖于信号强度的,信号太低时结果基本不可信,一般要60%以上甚至更到。
由于读数可能会变化很大,我们采取的做法是让流量计连续读数,比如连续记录一分钟的读数,然后取平均值。
测量热水管路比冷水管路难。因为热水管壁面温度高,耦合剂在高温时容易化。除了产品自带耦合剂外,我们都尝试过牙膏。
总结超声波流量计在测量准确度和精度还有待提高
便携式超声波流量计的技术参数如下:测量原理:时差相关原理流速: 0.01~25 m/s分辨率: 0.025 cm/s重复性: 0.15%读数,视应用而定精度:(流场充分发展且 径向对称)体积流量: ± 1%读数,视应用而定 ± 0.5%读数,经过标定流速: ± 0.5%读数,视应用而定可测介质: 所有导声流体, 且气泡或固体颗粒的体积含量<10%
便携式超声波流量计主机外壳重量: ~ 3.9kg防护等级: IP54 (根据EN60529)材质:铝合金,粉末涂层尺寸: (270 x 100 x 180)mm (WxHx D)(不含把手)通道: 2危险区: Zone 2电源: 充电电池(6V/4Ah); 外接电源(100 ~ 240)VAC电池工作时间: >10h显示: 2 x 16 字符, 点阵, 带背光工作温度: -10 ~ 60℃功耗: < 15W信号平均: (0 ~ 100)s, 可调测量速率: (100 ~ 1000)Hz (1通道)响应时间: 1s (1通道), 70ms可选.
仪表信号调整好以后,用所配卡具将探头固定好,注意不要使钢丝绳倾斜,以免拉动探头,使探头移位,再用硅胶将探头与管道接触的四周封住。此胶凝固大约需一天时间,在未干之前必须注意探头防水。(信号线的外屏蔽线必须可靠接地)。
超声波流量计主要技术指标:
插入式超声波流量计 |
管段式超声波流量计 |
外加式超声波流量计 |
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管径范围(mm) |
DN80-4000 |
DN20-2000 |
DN20-4000 |
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流速范围(m/s) |
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准确度(%) |
单声道 |
双声道 |
三声道 |
单声道 |
双声道 |
三声道 |
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测量介质 |
饮用水、河水、海水、地下水、冷却水、高温水、污水、润滑油、柴油、燃油、化工液体、其他均质流体 |
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管道材质 |
金属(如碳钢、铸铁、不锈钢、铝等)非金属材质(如PVC,有机玻璃等) |
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管衬材质 |
玻璃钢、沙浆、橡胶等 |
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信号输出 |
1、4-20mA:阻抗小于800Ω,光电隔离,准确度0.1%。 2、累计脉冲输出:光电隔离,无源开路输出,传输距离小于500m。 3、RS-485:光电隔离,波特率可选择,传输距离大于1.6Km. 4、打印机:RS-232串口模式。打印机为选配件。 5、M-BUS. |
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键 盘 |
2×8汉字键盘 |
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显示器 |
2×10汉字显示或英文显示 |
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测量功能 |
显示瞬时流量、瞬时流速、正累计流量、负累计流量、净累计流量、累计运行时间、瞬时供热量、累计共热量、断电时间等。 |
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数据存贮 |
可存贮前720小时,前365天,前36个月和前十年的测量数据,包括瞬时流量、累计流量、断电时间等。 |
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环境温度 |
转换器:-10~45℃(特殊环境请说明) 传感器:-40~ 60℃(常温型) -40~ 160℃(高温型) |
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传感器材质 |
不锈钢和陶瓷 |
不锈钢和普通碳钢 |
常温型为尼龙高温型为合金铝 |
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传感器承压能力 |
管内部分压力小于4.5MPa |
DN20~700mm小于2.5MPa DN800~2000mm小于1.6MPa |
与管道内压力无关建议不浸水工作 |
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传感器防护等级 |
IP68 |
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转换器防护等级 |
壁挂式转换器:IP65 盘装式转换器:IP52 一体式转换器:IP67 |
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防爆等级 |
EXdⅡBT6 |
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传感器电缆长度 |
< 500m |
< 500m |
< 300m |
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传感器电缆型号 |
专用电缆SEYV-75-2(直径7mm),越短越好,减少干扰,也可以加长到300m若长要加粗电缆 |
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工作电源 |
AC220V, DC12~36V 0.8A (可选) |
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转换器外形尺寸 |
壁挂式:213×185×107mm 盘装式:160×80×250mm 一体式:185×140×100mm |
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传感器外形尺寸 |
220×ø20(杆部)×ø50(连接部)mm |
见管段传感器数据表 |
60×40×35mm |
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转换器重量 |
壁挂式:1.2Kg 盘装式:0.8Kg 一体式:1.4Kg |
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传感器重量 |
见管段传感器数据表 |
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热量测量功能 |
测量供热量、热损耗、入口温度、出口温度 |
安装超声波流量计可按照以下步骤操作:
一:观察安装现场管道是否满足直管段前10D后5D以及离泵30D的距离。(D为管道内直径)
二:确认管道内流体介质以及是否满管。
三:确认管道材质以及壁厚(充分考虑到管道内壁结垢厚度)
四:确认管道使用年限,在使用10左右的管道,即使是碳钢材质,最好也采用插入式安装。
五:前四步骤完成后可确认使用何种传感器安装
六:开始向表体输入参数以确定安装距离。
七:非常重要:精确测量出安装距离。
八:安装传感器——调试信号——做防水——归整好信号电缆——清理现场线头等废弃物 ——安装结束——验收签字
包括:测量流动通道6,被测量的流体通过其中流动;超声波换能器8和9,分别设置在沿测量流动通道6彼此相对的上游端和下游端;上游孔眼11和下游孔眼12,用于使超声波换能器8和9暴露于该测量流动通道6;第一流体抑制器15,至少邻近下游孔眼12,用于减少被测量的流体流入孔眼12;第二流体抑制器16,被设置在测量流动通道6的上游端并相对于孔眼11和12,用于减少被测量的流体流入孔眼11和12;测量控制部件19,用于测量超声波换能器8和9之间的超声波的传播时间;及计算部件20,用于根据该测量控制部件19的信号计算流量。为下游孔眼12设置的第一流体抑制器15包括具有至少一个超声波传输孔22的孔眼密封部件21。因此,有可能稳定超声波换能器之间的流体,以便增强超声波的接收水平,从而提高测量精度和对流量测量的上限值,并减少对于超声波换能器的驱动输入。