超声波流量计.doc
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1、超声波流量计超声波流量计介绍超声波流量计是通过检测流体流动对超声束(或超声脉冲)的作用以测量流量的仪表。 根据对信号检测的原理超声流量计可分为传播速度差法(直接时差法、时差法、相位差法和频差法)、波束偏移法、多普勒法、互相关法、空间滤法及噪声法等。 超声流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,近年来它是发展迅速的一类流量计之一。 超声波流量计优缺点优点: (1)可做非接触式测量; (2)为无流动阻挠测量,无压力损失; (3)可测量非导电性液体,对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。
2、缺点: (1)传播时间法只能用于清洁液体和气体;而多普勒法只能用于测量含有一定量悬浮颗粒和气泡的液体; (2)多普勒法测量精度不高. 应用概况(1)传播时间法应用于清洁、单相液体和气体。典型应用有工厂排放液、:怪液、液化天然气等; (2)气体应用方面在高压天然气领域已有使用良好的经验; (3)多普勒法适用于异相含量不太高的双相流体,例如:未处理污水、工厂排放液、脏流程液;通常不适用于非常清洁的液体。1 产品特点独特的信号数字化处理技术,使仪表测量信号更稳定、抗干扰能力强、计量更准确。 无机械传动部件不容易损坏,免维护,寿命长. 电路更优化、集成度高、功耗低、可靠性高. 智能化标准信号输出,人机
3、界面友好、多种二次信号输出,供您任意选择. 管段式小管径测流经济又方便,测量精度高手持式超声波流量计F601/G601的技术参数如下:测量测量原理:时差相关原理流速: 0。0125 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主机外壳重量: 1.9kg防护等级: IP65 (根据EN60529)材质:铝合金,粉末涂层尺寸: (226 x 213 x 59)mm (WxHx D)通道: 2危险区
4、: Zone 2电源: 充电电池(6V/4Ah); 外接电源(100 240)VAC电池工作时间: 14h显示: 2 x 16 字符, 点阵, 带背光工作温度: 10 60功耗: 6W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。测量功能测量量: 体积/ 质量流量, 流速, 能量流量(需温度输入)累积量: 体积, 质量,能量(可选)计算功能: 平均值, 差值, 总和工作语言: 捷克语, 丹麦语, 德语, 英语, 法语, 荷兰语, 挪威语,波兰语, 西班牙语数据记录可记录的参数: 所有测量量及累积量容量: 100
5、000条测量量通讯接口: RS232, RS485(可选)可通讯的参数: 实测值, 记录值, 参数记录软件: FluxData(可选) 功能: 下载测量值/记录, 图形显示, 格式转换操作系统: WindowsTM 过程输出(可选)输出与主设备电隔离输出组数视输出类型而定. 更多信息请洽FLEXIM电流范围: (0/420) mA精度: 0。1%读数 15A有源输出: Rext 500无源输出: Uext 24V, Rext 1k电压范围: (01) V或(010) V精度:
6、 01V: 0.1读数 1mV010V: 0.1%读数 10mV仪表阻抗: Ri = 500频率范围: 01kHz或010kHz集电极开路: 24 V/4mA开关量集电极开路: 24 V/4mA干簧继电器: 48 V/0.1A功能,如状态输出: 上下限, 符号变化或出错脉冲输出: 值: (0。011000)units宽度: (801000)ms过程输入(可选)输入与主设备电隔离, 最多4组输入.温度类型: Pt100, 四线制范围: 50400分辨率: 0。1 K精度: (0.02K + 0.1%读数)电流范围: 有源: (020)mA无源: (-2020)mA精度: 0.
7、1%读数 10 A有源输入: Ri = 50无源输入: Uext 24V, Rext 1k电压范围: (01) V或(010) V精度: 01V: 0。1%读数 1mV010V: 0。1%读数 10mV仪表阻抗: Ri= 1M夹装式探头 适用口径: DN6-DN6500适用温度: 30 to 400 (适用防爆区)详见下图. 更多资料, 请参阅相关手册.测厚探头(可选)测量范围: (1.0 200) mm分辨率: 0.01 mm线性度: 0.1 mm标准型: 20 to +60高温型: 0 to +200短时间可达+540应用领域2超声波流量计主要应用领
8、域 序号 主要应用领域 检测项目 应用仪表 1环保 市政污水测量 多普勒超声波流量计 非满管超声波流量计 工厂污水排放监测 多普勒超声波流量计 非满管超声波流量计 2油田 原油生产流量测量 多普勒超声波流量计 固井泥浆流量测量 多普勒超声波流量计 油田含油污水流量测量 多普勒超声波流量计 非满管超声波流量计 油井注水量流量测量 时差式超声波流量计 3水务公司 江、河、水库原水测量 时差式超声波流量计 自来水流量测量 时差式超声波流量计 4石油化工 石化产品工艺流检测 时差式超声波流量计 工业循环水流量测量 时差式超声波流量计 多普勒超声波流量计 5冶金 工业循环水流量测量 时差式超声波流量计
9、多普勒超声波流量计 生产过程耗水量测量 时差式超声波流量计 选矿矿浆流量测量 多普勒超声波流量计 6矿山 矿井排水流量测量 多普勒超声波流量计 选矿矿浆流量测量 多普勒超声波流量计 7铝厂 生产过程耗水量测量 时差式超声波流量计 铝酸钠等工艺流流量测控 多普勒超声波流量计 8造纸 纸浆流量测量 多普勒超声波流量计 生产过程耗水量测量 时差式超声波流量计 9制药厂 化学药品流量测量 时差式超声波流量计 多普勒超声波流量计 生产过程耗水量测量 时差式超声波流量计 10发电厂、热电厂 生产过程耗水量测量 时差式超声波流量计 冷却循环水流量测量 时差式超声波流量计 发电机组线圈冷却水流量测量 时差式超
10、声波流量计 (超小管径) 11食品 果汁流量测量 多普勒超声波流量计 奶液流量测量 多普勒超声波流量计 编辑本段管段式传感器外型尺寸数 性 能参 数测量液体充满被测管道的水、污水及其它均质液体,悬浮物含量小于10g/L,粒径小于1mm。准确度1。0流速范围0.01m/s12.0m/s管径范围DN300mmDN2000mm传感器材质钢或不锈钢传感器承压能力管径300600mm,压力不超过2MPa;管径7002000mm,压力不超过1MPa转换器环境温度:-10+45;湿度85%(RH) (特殊环境订货时说明)壁挂式盘装式一体式防护等级IP65IP51IP65传感器防护等级:IP68常温型高温型低
11、温型工作温度0500150-200电 缆采用双芯带屏蔽高频电缆,工作温度40+70信号输出模拟量:420mA或020mA或010mA软件可选;负载能力小于600开关量:累计流量脉冲输出,闭合3ms,周期6ms,传输距离小于500m串行口:RS485,传输速率4800bit/s,传输距离小于1200m键 盘13按键显示器216位背光液晶字符显示器显示内容同屏显示瞬时流量:99999。99+99999.99m3/h 累计流量: -19999999。99+19999999。99m3,键控显示累计运行时间数据存储累计流量、累计运行时间及各项设置参数,掉电后数据可保存100年工作电源AC 220V 15
12、,50Hz 功率u,因此两者的时间差为 t=t2-t1=2Lu/cc 由此可知,当声波在流体中的传播速度c已知时,只要测出时间差t即可求出流速u,进而可求出流量Q。利用这个原理进行流量测量的方法称为时差法。此外还可用相差法、频差法等 超声波流量计。 相差法原理如果超声波发射器发射连续超声脉冲或周期较长的脉冲列,则在顺流和逆流发射时所接收到的信号之间便要产生相位差O,即O=wt=2wLu/cc 式中,w为超声波角频率。当测得O时即可求出u,进而求得流量Q。此法用测量相位差O代替了测量微小的时差t,有利于提高测量精度.但存在者声速c对测量结果的影响。 频差法原理为了消除声速c的影响,常采用频差法.
13、由前可知,上、下游接收器接受到的超声波的频率之差为f可用下式表示 f(c+u)/L(cu)/L=2u/L 由此可知,只要测得f就可求得流量Q,并且此法与声速无关。 超声波技术及其应用一、没测量水位概况 目前水电站多采用浮子式液位计或投入式液位计来进行水位测量.其缺点为:测量精度低,不可靠,经常出现浮子卡死不动和传感器堵塞导致测不准;维护工作量大,安装、调试不便,采集到的仅是模拟告警信号,不能直接进入电厂计算机监控系统.对无人值班电厂不实用。 我们对拦污栅水位测量系统进行了反复对比,优化得出最后的方案设计,采用超声波液位计对栅前、栅后水位进行实时准确监测,超声波液位计用PLC对采集量进行处理.并
14、且把实时水位和压差数据送到中控室,超声波液位计显示和越限报警。超声波液位计同时采用RS422/RS232接口,又把实时数据送到大坝集中控制室工控机,处理成计算机通信报文,最终将采集量送到电厂计算机监控系统上位机。 该项目实施后不仅满足栏污栅栅前、栅后水位及压差的多点实时监测,及报警功能,而且结束了拦污栅测量系统独立工作,无法与电厂计算机监控系统通讯的局面。实现与闸门系统的监视功能、控制功能以及故障时ONCALL寻呼系统功能的集成.满足了无人值班电站的需要。该技术在云南省电力系统还是第一家. 二、超声波液位计测量水位的原理以及安装要求 超声波液位计工作时,高频脉冲声波由换能器(探头)发出,遇被测
15、物体(水面)表面被反射,折回的反射回波被同一换能器(探头)接收,转换成电信号.脉冲发送和接收之间的时间(声波的运动时间)与换能器到物体表面的距离成正比,声波传输的距离S与声速C和传输时间T之间的关系可以用公式表示:S=CT/2 例如:声速C=344m/s,传输时间为50ms,即可算出传输的距离为17.2m,测定距离为8。6m. 三可编程超声波式拦污栅水位测量系统在田坝电站应用产生的效果 用超声波液位计测量大坝水位目前在国内尚不普遍,技术上尚无经验可以借鉴。在这样的情况下,我们充分利用PLC与超声波液位计这一领域的先进技术,按照总体规划,长远考虑,一次到位,避免重复改造,重复投资的这一原则,对该
16、项目进行自行设计,全面顺利地完成了这一课题。在该领域取得了较有价值的经验。为目前我国国内水电站实现对大坝水位监测系统提供了一个可以借鉴的范例. 编辑本段超声波流量计原理超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种 非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量.使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动
17、状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计. 众所周知,目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题,这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难,造价提高、能损加大、安装不仅这些缺点,超声波流量计均可避免。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流,仪表造价基本上与被测管道口径大小无关,而其它类型的流量计随着口径增加,造价大幅度增加,故口径越大超声波流量计比相同功能其它类型流量计的功能价格比越优越.被认为是较好的大管径流量测量仪表,多普勒法超声波流量计可测双相介质的流量,故可用于下水道及排污水等脏污流的测量。在发电厂
18、中,用便携式超声波流量计测量水轮机进水量、汽轮机循环水量等大管径流量,比过去的皮脱管流速计方便得多。超声被流量汁也可用于气体测量。管径的适用范围从2cm到5m,从几米宽的明渠、暗渠到500m宽的河流都可适用。 另外,超声测量仪表的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响,又可制成非接触及便携式测量仪表,故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。另外,鉴于非接触测量特点,再配以合理的电子线路,一台仪表可适应多种管径测量和多种流量范围测量。超声波流量计的适应能力也是其它仪表不可比拟的。超声波流量计具有上述一些优点因此它越来越受到
19、重视并且向产品系列化、通用化发展,现已制成不同声道的标准型、高温型、防爆型、湿式型仪表以适应不同介质,不同场合和不同管道条件的流量测量。 超声波流量计目前所存在的缺点主要是可测流体的温度范围受超声波换能铝及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,以及高温下被测流体传声速度的原始数据不全。目前我国只能用于测量200以下的流体.另外,超声波流量计的测量线路比一般流量计复杂。这是因为,一般工业计量中液体的流速常常是每秒几米,而声波在液体中的传播速度约为1500ms左右,被测流体流速(流量)变化带给声速的变化量最大也是103数量级若要求测量流速的准确度为1,则对声速的测量准确度需为105106数量级
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