超声波流量计由超声波换能器、电子转换线路、流量显示累积系统三个部分组成。超声波换能器采用铸铁酸铅压电元件制作,利用压电效应发射和接收声波,通过检测流体对超声束(或超声脉冲)的影响来测量流体体积流量。
超声波流量计的原理:传递的声讯号穿过管道内流动的介质时,其传递速度受介质流动速度的影响。
声讯号在两个传感器之间的传递时间取决于管道内介质的流速。一个声讯号通过上游的时间要比它通过下游的时间长。
当超声波波束在液体中传播时,液体的流动将使传播时间产生微小变化,其传播时间的变化正比于液体的流速,零流量时,两个传感器发射和接收声波所需的时间完全相同(唯一可实际测量零流量的技术);介质流动时,逆流方向的声波传输时间大于顺流方向的声波传输时间。
应用:
1.计量流体体积流量
作为流量计使用时,其流量范围是很宽的,可以双向计量,对于黏度较高、甚至小流量的流体亦可计量。同时,它的维修费用较低。它没有机械零件处于管线之中,不受其他介质影响,不需要调正和控制,也不需停产操作。但是超声波流量计的精度依赖于介质特性。其补偿技术是必须的,为了简化补偿系数f,必须在管线上游保留10倍直径的直管段和在下游保留5倍直径的直管段。对于在一定安装条件和流体特性条件下可确定一个实际的流量系数进行补偿。
2.泄漏检测
在正常情况下输送管道的入口流量应完全等于该管道出口流量。如果不等,那么泄漏现象就一定存在。如果两计量仪表之间的计量读数改变并超过了额定精度,就可发现泄漏现象。计量仪表越精确,检测泄漏量也越准确。但是对于大口径管道检测时,由于有温度和压力的影响,其温度和压力变化的补偿量也须考虑。如一个DN1000的管线,其温度变化10℃,容积也相应变化0.8%。一个DN1000,长100km的管线在0.1MPa压力变化下能引起10m3的容积变化。鉴于这种情况,两组流量计之间距离不得太长。其距离越短,越易检测出泄漏情况 。
传感器:
插入式传感器:
安装时在被测管道上使用专用开孔工具打孔,将传感器和被测介质直接接触测量,可带压不停产安装。该款传感器解决了外缚式传感器在测量结垢较厚的管道时不易接收到信号及长时间测量信号衰减的问题,具有不停产安装、免维护、与管径无关、无压力损失等特点。
管段式传感器:
管段式传感器是采用法兰将管段传感器与被测管路直接连接的一种测量方式,该传感器解决了外缚式和插入式传感器在安装过程中由于人为或被测管道参数不准确引起的误差而造成测量精度下降的问题,具有测量精度高,稳定性好、免维护等特点。