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超聲波流量計介紹
定義
超聲波流量計是通過檢測流體流動對超聲束(或超聲脈沖)的作用以測量流量的儀表。原理
根據(jù)對信號檢測的原理超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。超聲波流量計優(yōu)缺點
優(yōu)點:
?。?)可做非接觸式測量;缺點:
?。?)傳播時間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體;特點
◆*的信號數(shù)字化處理技術(shù),使儀表測量信號更穩(wěn)定、抗*力強、計量更準(zhǔn)確。功能
: 下載測量值/記錄, 圖形顯示, 格式轉(zhuǎn)換操作系統(tǒng): WindowsTM ;過程輸出(可選)輸出與主設(shè)備電隔離輸出組數(shù)視輸出類型而定. 更多信息請洽FLEXIM電流范圍: (0/4-20) mA精度: 0.1%讀數(shù)± 15μA有源輸出: Rext < 500??無源輸出: Uext < 24V, Rext < 1k??電壓范圍: (0~1) V或(0~10) V精度: 0~1V: 0.1%讀數(shù)± 1mV0~10V: 0.1%讀數(shù)± 10mV儀表阻抗: Ri = 500??頻率范圍: 0~1kHz或0~10kHz集電極開路: 24 V/4mA開關(guān)量集電極開路: 24 V/4mA干簧繼電器: 48 V/0.1A功能,如狀態(tài)輸出: 上下限, 符號變化或出錯脈沖輸出: 值: (0.01~1000)units寬度: (80~1000)ms過程輸入(可選)輸入與主設(shè)備電隔離, zui多4組輸入.溫度類型: Pt100, 四線制范圍: -50℃~400℃分辨率: 0.1 K精度: ± (0.02K + 0.1%讀數(shù))電流范圍: 有源: (0~20)mA無源: (-20~20)mA精度: 0.1%讀數(shù)± 10 A有源輸入: Ri = 50??無源輸入: Uext < 24V, Rext < 1k??電壓范圍: (0~1) V或(0~10) V精度: 0~1V: 0.1%讀數(shù)± 1mV0~10V: 0.1%讀數(shù)± 10mV儀表阻抗: Ri= 1M夾裝式探頭應(yīng)用概況
1)傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。典型應(yīng)用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣等;序號 | 主要應(yīng)用領(lǐng)域 | 檢測項目 | 應(yīng)用儀表 |
1 | 環(huán)保 | 市政污水測量 | 多普勒超聲波流量計 非滿管超聲波流量計 |
工廠污水排放監(jiān)測 | 多普勒超聲波流量計 非滿管超聲波流量計 | ||
2 | 油田 | 原油生產(chǎn)流量測量 | 多普勒超聲波流量計 |
固井泥漿流量測量 | 多普勒超聲波流量計 | ||
油田含油污水流量測量 | 多普勒超聲波流量計 非滿管超聲波流量計 | ||
油井注水量流量測量 | 時差式超聲波流量計 | ||
3 | 水務(wù)公司 | 江、河、水庫原水測量 | 時差式超聲波流量計 |
自來水流量測量 | 時差式超聲波流量計 | ||
4 | 石油化工 | 石化產(chǎn)品工藝流檢測 | 時差式超聲波流量計 |
工業(yè)循環(huán)水流量測量 | 時差式超聲波流量計 多普勒超聲波流量計 | ||
5 | 冶金 | 工業(yè)循環(huán)水流量測量 | 時差式超聲波流量計 多普勒超聲波流量計 |
生產(chǎn)過程耗水量測量 | 時差式超聲波流量計 | ||
選礦礦漿流量測量 | 多普勒超聲波流量計 | ||
6 | 礦山 | 礦井排水流量測量 | 多普勒超聲波流量計 |
選礦礦漿流量測量 | 多普勒超聲波流量計 | ||
7 | 鋁廠 | 生產(chǎn)過程耗水量測量 | 時差式超聲波流量計 |
鋁酸鈉等工藝流流量測控 | 多普勒超聲波流量計 | ||
8 | 造紙 | 紙漿流量測量 | 多普勒超聲波流量計 |
生產(chǎn)過程耗水量測量 | 時差式超聲波流量計 | ||
9 | 制藥廠 | 化學(xué)藥品流量測量 | 時差式超聲波流量計 多普勒超聲波流量計 |
生產(chǎn)過程耗水量測量 | 時差式超聲波流量計 | ||
10 | 發(fā)電廠、熱電廠 | 生產(chǎn)過程耗水量測量 | 時差式超聲波流量計 |
冷卻循環(huán)水流量測量 | 時差式超聲波流量計 | ||
發(fā)電機組線圈冷卻水流量測量 | 時差式超聲波流量計 (超小管徑) | ||
11 | 食品 | 果汁流量測量 | 多普勒超聲波流量計 |
奶液流量測量 | 多普勒超聲波流量計 |
管段式傳感器參數(shù)
性 能 | 參 數(shù) | |||
測量液體 | 充滿被測管道的水、污水及其它均質(zhì)液體,懸浮物含量小于10g/L,粒徑小于1mm。 | |||
準(zhǔn)確度 | ±1.0% | |||
流速范圍 | ±0.01m/s~±12.0m/s | |||
管徑范圍 | DN300mm~DN2000mm | |||
傳感器材質(zhì) | 鋼或不銹鋼 | |||
傳感器承壓能力 | 管徑300~600mm,壓力不超過2MPa;管徑700~2000mm,壓力不超過1MPa | |||
轉(zhuǎn)換器 | 環(huán)境溫度:-10℃~+45℃;濕度≤85%(RH) (特殊環(huán)境訂貨時說明) | |||
? | 壁掛式 | 盤裝式 | 一體式 | |
防護(hù)等級 | IP65 | IP51 | IP65 | |
傳感器 | 防護(hù)等級:IP68 | 常溫型 | 高溫型 | 低溫型 |
工作溫度 | 0~50℃ | 0~150℃ | -20~0℃ | |
電 纜 | 采用雙芯帶屏蔽高頻電纜,工作溫度-40~+70℃ | |||
信號輸出 | 模擬量:4~20mA或0~20mA或0~10mA軟件可選;負(fù)載能力小于600Ω | |||
開關(guān)量:累計流量脈沖輸出,閉合3ms,周期6ms,傳輸距離小于500m | ||||
串行口:RS-485,傳輸速率4800bit/s,傳輸距離小于1200m | ||||
鍵 盤 | 1×3按鍵 | |||
顯示器 | 2×16位背光液晶字符顯示器 | |||
顯示內(nèi)容 | 同屏顯示瞬時流量:-99999.99~+99999.99m3/h 累計流量: -19999999.99~+19999999.99m3,鍵控顯示累計運行時間 | |||
數(shù)據(jù)存儲 | 累計流量、累計運行時間及各項設(shè)置參數(shù),掉電后數(shù)據(jù)可保存100年 | |||
工作電源 | AC 220V ±15%,50Hz 功率<10W (DC 5~36V、1A,定貨時提出) | |||
電纜長度 | 傳感器到轉(zhuǎn)換器的布線距離,10m、20m、30m……300m可選 |
管段式傳感器外型尺寸
內(nèi)徑(mm) DN | 安裝長度(mm) L | 法蘭尺寸(mm) | 重 量 (Kg) | 額定壓力 (MPa) | ||
D | Do | N×A | ||||
300 | 412 | 485 | 432.0 | 12×26 | 79.1 | 1.6 |
350 | 447 | 535 | 476.0 | 12×30 | 88.9 | |
400 | 481 | 600 | 540.0 | 16×30 | 102 | |
450 | 516 | 635 | 578.0 | 16×33 | 114 | |
500 | 552 | 700 | 635.0 | 20×33 | 148 | |
600 | 621 | 815 | 749.5 | 20×36 | 212 | |
700 | 692 | 915 | 850 | 24×36 | 336 | 1.0 |
800 | 759 | 1046 | 970 | 24×40 | 500 | |
1000 | 894 | 1288 | 1200 | 28×44 | 821 | |
1200 | 1030 | 1522 | 1434 | 32×44 | 1303 | |
1400 | 1164 | 1778 | 1670 | 32×48 | 1914 | |
1600 | 1298 | 1982 | 1874 | 36×48 | 2442 | |
1800 | 1432 | 2236 | 2114 | 36×52 | 3411 | |
2000 | 1566 | 2446 | 2324 | 40×52 | 4262 |
超聲波流量計
測量原理
當(dāng)超聲波束在液體中傳播時,液體的流動將使傳播時間產(chǎn)生微小變化,并且其傳播時間的變化正比于液體的流速,其關(guān)系符合下列表達(dá)式
超聲波流量計
相差法原理
如果超聲波發(fā)射器發(fā)射連續(xù)超聲脈沖或周期較長的脈沖列,則在順流和逆流發(fā)射時所接收到的信號之間便要產(chǎn)生相位差▽O,即▽O=w▽t=2wLu/cc頻差法原理
為了消除聲速c的影響,常采用頻差法。由前可知,上、下游接收器接受到的超聲波的頻率之差為▽f可用下式表示 ▽f=[(c+u)/L]-[(c-u)/L]=2u/L超聲波流量計原理
超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速,從而換算成流量。根據(jù)檢測的方式,可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計。起聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的一種超聲波流量計
目前所存在的缺點主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制,以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國只能用于測量200℃以下的流體。另外,超聲波流量計的測量線路比一般流量計復(fù)雜。這是因為,一般工業(yè)計量中液體的流速常常是每秒幾米,而聲波在液體中的傳播速度約為1500m/s左右,被測流體流速(流量)變化帶給聲速的變化量zui大也是10-3數(shù)量級.若要求測量流速的準(zhǔn)確度為1%,則對聲速的測量準(zhǔn)確度需為10-5~10-6數(shù)量級,因此必須有完善的測量線路才能實現(xiàn),這也正是超聲波流量計只有在集成電路技術(shù)迅速發(fā)展的前題下才能得到實際應(yīng)用的原因。超聲流量計的分類
● 插入式超聲流量計:可不停產(chǎn)安裝和維護(hù)。采用陶瓷傳感器,使用我公司鉆孔裝置進(jìn)行不停產(chǎn)安裝。一般為單聲道測量,為了提高測量準(zhǔn)確度,可選擇三聲道。超聲波流量計
超聲波流量計的安裝
時差式超聲波流量計是當(dāng)今世界上具競爭力的流量測量手段,其測量線精度高于1.0%。由于工業(yè)現(xiàn)場特別是管路周圍環(huán)境的多樣性,因此,怎樣根據(jù)特定的環(huán)境安裝調(diào)試超聲波流量計,就成了超聲波流量測量領(lǐng)域的一個重要課題,本規(guī)程詳解了超聲波流量計的安裝細(xì)節(jié),從而進(jìn)一步完整體現(xiàn)了超聲波流量計的精度、可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)勢,大大降低日后的維護(hù)工作甚至免維護(hù)。安裝規(guī)程細(xì)解
詳細(xì)了解現(xiàn)場情況
超聲波流量計在安裝之前應(yīng)了解現(xiàn)場情況,包括:選擇安裝位置
選擇安裝管段對測試精度影響很大,所選管段應(yīng)避開干擾和渦流這兩種對測量精度影響較大的情況,一般選擇管段應(yīng)滿足下列條件:確定探頭安裝方式
超聲波流量計一般有兩種探頭安裝方式,即Z法和V法。探頭位置確定
1、將管道參數(shù)輸入儀表,選擇探頭安裝方式,得出安裝距離;管道表面處理
確定探頭位置之后,在兩安裝點±100mm范圍內(nèi),使用角磨砂輪機、銼、砂紙等工具將管道打磨至光亮平滑無蝕坑。探頭與儀表接線
探頭(傳感器)微調(diào)探頭位置
接完線后把探頭內(nèi)部用硅膠注滿,放置半小時,然后用硅膠和卡具把探頭固定到打磨好的管道上(注意探頭方向,引線端向外),然后觀察儀表的信號強度、良度與傳輸時間比,如發(fā)現(xiàn)不好,則細(xì)微調(diào)整探頭位置,直到儀表的信號達(dá)到規(guī)定的范圍之內(nèi):固定探頭
儀表信號調(diào)整好以后,用所配卡具將探頭固定好,注意不要使鋼絲繩傾斜,以免拉動探頭,使探頭移位,再用硅膠將探頭與管道接觸的四周封住。此膠凝固大約需一天時間,在未干之前必須注意探頭防水。(信號線的外屏蔽線必須可靠接地)。? | 插入式超聲波流量計 | 管段式超聲波流量計 | 外加式超聲波流量計 | ||||
管徑范圍(mm) | DN80-4000 | DN20-2000 | DN20-4000 | ||||
流速范圍(m/s) | 0.01~12 | ||||||
準(zhǔn)確度(%) | 單聲道 | 雙聲道 | 三聲道 | 單聲道 | 雙聲道 | 三聲道 | 1.5 |
1.0 | 1.0 | 0.5 | 1.0(校正0.5) | 0.5 | 0.5 | ||
測量介質(zhì) | 飲用水、河水、海水、地下水、冷卻水、高溫水、污水、潤滑油、柴油、燃油、化工液體、其他均質(zhì)流體 | ||||||
管道材質(zhì) | 金屬(如碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鋁等)非金屬材質(zhì)(如PVC,有機玻璃等) | ||||||
管襯材質(zhì) | 玻璃鋼、沙漿、橡膠等 | ||||||
信號輸出 | 1、4-20mA:阻抗小于800Ω,光電隔離,準(zhǔn)確度0.1%。 2、累計脈沖輸出:光電隔離,無源開路輸出,傳輸距離小于500m。 3、RS-485:光電隔離,波特率可選擇,傳輸距離大于1.6Km. 4、打印機:RS-232串口模式。打印機為選配件。 5、M-BUS. | ||||||
鍵 盤 | 2×8漢字鍵盤 | ||||||
顯示器 | 2×10漢字顯示或英文顯示 | ||||||
測量功能 | 顯示瞬時流量、瞬時流速、正累計流量、負(fù)累計流量、凈累計流量、累計運行時間、瞬時供熱量、累計共熱量、斷電時間等。 | ||||||
數(shù)據(jù)存貯 | 可存貯前720小時,前365天,前36個月和*年的測量數(shù)據(jù),包括瞬時流量、累計流量、斷電時間等。 | ||||||
環(huán)境溫度 | 轉(zhuǎn)換器:-10~45℃(特殊環(huán)境請說明) 傳感器:-40~+60℃(常溫型) -40~+160℃(高溫型) | ||||||
傳感器材質(zhì) | 不銹鋼和陶瓷 | 不銹鋼和普通碳鋼 | 常溫型為尼龍高溫型為合金鋁 | ||||
傳感器承壓能力 | 管內(nèi)部分壓力小于4.5MPa | DN20~700mm小于2.5MPa DN800~2000mm小于1.6MPa | 與管道內(nèi)壓力無關(guān)建議不浸水工作 | ||||
傳感器防護(hù)等級 | IP68 | ||||||
轉(zhuǎn)換器防護(hù)等級 | 壁掛式轉(zhuǎn)換器:IP65 盤裝式轉(zhuǎn)換器:IP52 一體式轉(zhuǎn)換器:IP67 | ||||||
防爆等級 | EXdⅡBT6 | ||||||
傳感器電纜長度 | < 500m | < 500m | < 300m | ||||
傳感器電纜型號 | 電纜SEYV-75-2(直徑7mm),越短越好,減少干擾,也可以加長到300m若長要加粗電纜 | ||||||
工作電源 | AC220V, DC12~36V 0.8A (可選) | ||||||
轉(zhuǎn)換器外形尺寸 | 壁掛式:213×185×107mm 盤裝式:160×80×250mm 一體式:185×140×100mm | ||||||
傳感器外形尺寸 | 220×ø20(桿部)×ø50(連接部)mm | 見管段傳感器數(shù)據(jù)表 | 60×40×35mm | ||||
轉(zhuǎn)換器重量 | 壁掛式:1.2Kg 盤裝式:0.8Kg 一體式:1.4Kg | ||||||
傳感器重量 | 0.7Kg/支 | 見管段傳感器數(shù)據(jù)表 | 0.2Kg/支 | ||||
熱量測量功能 | 測量供熱量、熱損耗、入口溫度、出口溫度 |
圖紙分解
超聲波流量計原理圖
常見問題
1、 超聲波流量計探頭使用一段時間,會出現(xiàn)不定期的報警。尤其是輸送介質(zhì)雜質(zhì)較多時,這種問題會較常見。解決辦法:定期清理探頭(建議一年清理一次)。發(fā)展
流量測量的發(fā)展可追溯到古代的水利工程和城市供水系統(tǒng)。古羅馬凱撒時代已采用孔板測量居民的飲用水水量。公元*0年左右古埃及用堰法測量尼羅河的流量。我國的都江堰水利工程應(yīng)用寶瓶口的水位觀測水量大小等等。17世紀(jì)托里拆利奠定差壓式流量計的理論基礎(chǔ),這是流量測量的里程碑。自那以后,FLEXIM便攜式超聲波流量計
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2025第十一屆中國國際機電產(chǎn)品交易會 暨先進(jìn)制造業(yè)博覽會
展會城市:合肥市展會時間:2025-09-20