江苏金鼎自动化仪表有限公司 ：姚佳明  

1 超声波流量计的工作原理及性能

      1.1 工作原理

      超声波流量计是通过测量超声波在流体中顺流和逆流传播的时间差测量流量。流量和传播时间差具有以下关系，

      Q=K△t/T2

      Q ——流量
      K ——标定常数
      △t — 时间差
      T ——平均传送时间

      超声波频率约为1MHz。

      1.2 超声波流量计的构成

      超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，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。实现流量的检测和显示。

      1.3 插入式超声波流量计的特点

      测量管内无活动部件和阻流元件，无附加压力损失；测量过程与液体的温度、密度、压力及导电无关；可采用不停水深入管壁内安装方式不接触流量测量仪表，测量过程传感器元件不接触被测流体，不阻流，无腐蚀，寿命长。不受杂散点信号干扰；检定周期为三年，其它流量计一般为半年或一年。插入式传感器流量计，主要技术特点是不使用耦合剂，被测管道内壁垢对测量无影响，测量准确度达到1.0级，安装是将声头插入至被测管道内部，从内壁看大约露出5mm左右，不阻流，不增加管道的压力损失。声头带有防护罩，用于能量转换（电声相互转换）的压电陶瓷通过该报护罩向被测液体发射和接收声波信号，该报护罩起到了抗冲击、防腐、耐磨作用，并具有良好的透声性能。

      2 超声波流量计的选型

      在黄山水厂进水总管（800mm）、双河水厂进厂水总管（700mm）、井楼大口径出水管（426mm），水质较好，流量稳定，因此选用不带测量管在原有管道上直接安装，选用球阀切断式插入探头，转换器安装形式分体式结构。

      3 现场安装

      3.1 Z法探头安装

      插入式超声波流量计选用传播速度差法，探头采用Z法（透过法），探头安装选用Z法，超声波在管道中直接传输，没有折射，信号衰耗小，可测管井范围为50mm-6000mm：Z法安装如图1。

      图1 Z法探头安装图

      3.2 插入式传感器的安装方式

      插入式传感器的安装方式主要W型、Z型、N型、V型四种。W型安装方式适用于DN50～300毫米的管道，采用该方式可以延长声路的长度，提高测量精度。Z型安装方式适用于DN300mm以上的大口径管道，两传感器之间为直线传播路径，信号损失zui少，对流体的稳定性要求较W 型要高。

      4 波流量计安装条件

      （1）测量管内必须始终充满被测液体。

      （2）传感器探头轴线处于水平位置，插入式传感器安装时应尽可能在管道侧面的正侧线上，以避开上端的气泡或底部的沉淀物。一般应安装在水平、倾斜或垂直的管道中，垂直管道应选择流动自下而上的管段，以防止测量点出现非满管流情况。

      （3）测量管前后要有一定距离的直管段，上游侧大于10D（D为管道直径），下游侧3～5D。

      （4）流量计远离强电磁场。

      （5）传感器和转换器接地电阻小于10欧。

      （6）被测管道的内壁不应有严重的结垢、锈蚀。结垢、锈蚀层表面粗糙，影响管道内径的确定尺寸，这一尺寸变化1%，将引起体积流量2%的误差。选择无结垢、无锈蚀管段作为测量点，是仪表测量精度的保证。

      （7）被测流体为紊流状态。超声波流量计量测量。超声波流量计量测量的流速范围在0～15m/s，从层流到紊流仪表系数有较大的变化，规定仪表的zui低流速，以保证仪表性能的正常发挥。

      5 结论

      （1）节约能源。仪表安装后，不产生压力损失，也不会干扰流体， 是一种理想的节能仪表，尤其是在大流量计量时，节能效果更加显著。

      （2）适用性强。大多数流量计都有口径相配用的要求，口径变化时必须更换相应口径仪表。而插入式超声波流量计对不同管径不同流量范围都可以适用。

      （3）性价比高。该种流量计的价格基本上不随被测管径增大而增加，管径越大其性价比越高。

      （4）安装维护方便。仅需在管道上开出与传感器相对应的孔和焊接上安装座即可以安装，并且能带压装入和拆出，方便维护。

      （5）解决大口径计量难题。其它流量计目前zui大口径在1～3m，更大口径计量尚无仪表可选。而插入式超声波流量计可计量口径达5～10m，是大口径计量的*选择。