超声波流量计

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浅谈影响手持式超声波流量计在线测量误差的因素

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浅谈影响手持式超声波流量计在线测量误差的因素

发布日期:2017-07-14 00:00 来源:http://www.senslor.com.cn 点击:

手持式超声波流量计由流量计手持主机、外夹换能器、安装部件和信号处理单元(流量计算机)组成,换能器将电能转换为声波,将其发射到被测流体中,接收器接收到的声波信号,经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。
    现场安装环境、管道材质及内衬材料、管道参数、换能器的安装与定位、外界因素影响等都对流量计的测量准确度有一定的影响。
    1 安装环境对手持式超声波流量计的影响
    1.1 前后直管段
    现场安装使用时,经常不能找到满足要求的安装位置。以DN300钢管为例,以上游10倍、下游5倍管径为标准,一台手持式超声波流量计在不同位置与一台安装在标准位置的电磁流量计作比对,结果见表1。
表1

    结果表明:直管段不足导致不同的测量误差。当上游直管段不够,如在弯头、阀门之后装表时,一般表现为正误差,且差值较大。
    手持式超声波流量计是速度式流量计,流体稳定性越好,测得的平均流速越接近真实值,所以前后直管段在可能情况下越长越好。
    1.2 流体流速
    管道内流体的流速是影响测量准确度的关键因素。实验证明,一般管道的雷诺数达到2320以上时流体状态为紊流,低于2320时为层流。计量业内习惯用0.3m/s作为高低流速的分界点,建议最好在0.3m/s以上流速运行,低于此值时的流量计准确度难以保证。
    2 管道参数对手持式超声波流量计的影响
    2.1 参数设置
    在固定管道的前提下,改变输入的管道直径参数,测量结果如表2。
表2

    管道直径的输入误差与测量结果误差是整比关系。
    实际管道壁厚12mm,改变输入的管道壁厚参数,测量结果如表3。
表3

    管道壁厚的输入误差与测量结果误差是整比关系。
    2.2 管道材质及内衬
    被测管道材质及内衬输入错误时,会造成计算换能器安装距离有误,是声波射入角度产生误差,降低测量准确度,严重影响信号接收,甚至接收不到。
    实验表明:管道内衬对测量的影响主要在于内衬改变了管道的实际直径。内衬的存在,减小了管道截面积,通过流速换算的流量相应减小。因此测量时应考虑内衬厚度。
    管道材质及内衬对测量的影响在于声波在不同媒介中传播速度的差异。如果材质传播声波的速度大于设定声速,则测量结果偏小,反之偏大。各种管道材质的声速见表4。
表4

    3 换能器的安装与定位对手持式超声波流量计的影响
    按照换能器安装方式不同,分为Z法、V法。经验证明;在不影响信号接收的情况下。V法测量准确度优于Z法。因为V法安装便于换能器定位,因此测量误差主要来自流体和管道参数。Z法安装的声波信号强,但是换能器定为困难。当流体分布不均匀,且表前直管段较短时,可使用多声道超声波流量计进行多点测试,克服流体不稳定带来的误差。
    3.1 安装距离
    超声波流量计换能器的安装误差对测量结果影响很大,一定要按规定的尺寸安装。在DN300mm管线上以V法安装换能器,通过改变换能器安装间距,测试其间距偏差与误差的关系,见表5。
表5

    由上表可知,换能器的安装距离偏差对测量误差的影响非常大,所以尽量控制偏差到最小。
    4 外界因素对手持式超声波流量计的影响
    要保证超声波流量计测量的准确度,还需注意以下几点:
    (1)除去直管段上的保温层和防腐层,表面打磨干净。避开有凹陷、凸起的位置。
    (2)换能器的安装位置要避开管道焊缝。
    (3)管道内衬不能管壁有间隙。存在过厚污垢的管道应先清污垢。
    (4)超声波流量计主机应远离高频、变频干扰源。信号电缆尽量使用原配电缆,电缆长度一般不超过200米,中间不能有接头。
    (5)选用导声性能好、粘着力强、耐热性好的耦合剂。
    (6)对于不确定是否满管的管线,换能器的安装位置应位于管道左右两侧。

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