便携式超声波流量计用于现场管道流量测量的分析
　　现在盛行的便携式超声流量计使用方便灵活，一般适用于测量大口径管道的流量，然而现场应用的实际测量精度，常因工作疏忽，换能器安装距离及流通面积等测量的误差而造成精度下降。不正确的安装甚至会使得仪表完全不能工作。因此，仪表现场的安装与调试对于测量是非常重要环节，本文就现场使用超声波流量计所遇到的问题进行分析，总结出管道流量精确测量的方法。　　　　一、超声波流量计的原理　　　　超声流量计利用超声波在流动的流体中传播时，可以载上流体流速信息的特性，通过接收和处理穿过流体的超声波信息就可以检测出流体的速度，从而换算成流量。它具有下列主要特点：①解决了大管径、大流量及各类明渠、暗渠的测量困难的问题；②对介质几乎无要求；③测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、密度、粘度等参数的影响；④测量范围度宽，一般可达20∶1。　　　　时差法[1]测量是在被测流体内由两对超声波发生器和接收器组成两个通道，分别在顺流方向和逆流方向发射超声波脉冲，测量其传播的时间差△t。　　　　顺流方向发射超声波脉冲的传播时间为　　　　逆流方向发射超声波脉冲的传播时间为　　　　其中：L&&超声波发射器到接收器之间的距离，也称声程；c&&被测流体静止时的超声波传播速度；u&&被测流体的速度。　　　　在顺流和逆流情况下超声波的传播时间差为　　　　由于超声波传播速度c远大于流体流速u，故可认为c2-u2&c2，故　　　　即　　　　由上式可见：当超声波在静止流体中的传播速度可认为常数时，流体流速就与时间差△t成正比，测量△t即可得到流速，进而求得流量。　　　　二、超声波流量计的安装与调试　　　　一般，超声波流量计的安装应从以下几个方面考虑：①详细了解现场情况；②确定安装方式；③选择安装管段；④计算安装距离，确定探头位置；⑤管道表面处理；⑥探头安装及接线；⑦用示波器观察接收波形，微调并固定探头。　　　　2.1换能器[2]的安装　　　　（1）正确选择安装地点　　　　一般，当管道内径为D时上游直管段长度应大于10D，下游大于5D。当上游有泵、阀门等阻力件时，直管段长度至少应有30～50D，有时甚至要求更高，如距泵房要求70～100m。当采用双声道或多声道测量时，表前直管段可以有明显缩短。　　　　不同形式阻流件应配置的直管段长度列于表1所示。　　　　（2）正确选择安装方式[3]　　　　当流体平行于管轴流动时，通常可用图1中的透过法（Z法）安装能获得较好的精度。但当流体流动方向与管轴不平行，存在半径方向的速度成分时，应采用图1中的反射法（V法）或者采用2V法安装。对于已配置好的流体管道，特别是测量大口径管道流量时，由于上游流动状态的干扰而易于造成测量误差的场合，比较合适的措施是增加测量线，即增加超声波的传播路径，更多地接受传播路径中的流速信息，进行平均，以抵消流体扰动造成的测量误差。增加测量线时，换能器的安装应使超声波传播途径均匀地置于流通截面上。一般认为有4条测量线（即4个换能器）就足够了。　　　　（3）确定安装距离　　　　换能器的安装应根据具体的测量方式依据说明书上的步骤进行，各种测量方式下的安装步骤略有不同，但其原理相似。下面以普遍应用的透过法（Z法）的换能器安装为例，说明一对换能器的安装距离的确定方法。　　　　一对换能器的安装有个基本原则，称为距离法[4]：就是发射换能器与接收换能器应在管道的半圆平分线上（对于V法，则在同一半圆基线上），并根据实际的管道内径，壁厚及被测流体的性质，参数等核算，确定两换能器之间的轴间距离h，保证安装时h值的准确。其计算公式：　　　　h=2&tan&2+Dtan&3　　　　其中：&&&管壁厚；D&&管内径；&2&&声波进入管壁中角度；&3&&声波进入流体中角度　　　　目前的超声流量计显示仪表一般都有计算安装距离的功能，只要将管道材料、管径、壁厚、等管道参数，流量计就能计量出安装距离h，然后用上述的距离法确定安装位置。　　　　上述距离法只能用于管道条件较好的场合。当管道条件不好时，如由于使用时间太长，结垢严重，又不知结垢（1）正确选择安装地点实际厚度，这时就很难确定安装距离h，对于这种情况，可采用渡越时间法[5]安装换能器。　　　　图1换能器的安装　　　　首先将显示仪表的灵敏度旋钮到中间位置，然后按要求将一只换能器固定在管道的一侧，将另一只换能器涂上黄油在管道的另一侧沿上，下，左，右方向移动，观察显示仪表的循环显示灯或数字，当循环显示灯亮了或有数字显示，则微动换能器，观察渡越时间，当渡越时间接近所给定的数值时，停止移动换能器，此时若渡越时间的前4位数稳定时，说明换能器已安装好。将换能器固定好，仪表就可以正常工作了。　　　　2.2显示仪表的安装　　　　（1）显示仪表的安装地点　　　　显示仪表的安装地点应选择振动冲击很小的位置，注意避免电磁场的影响，仪表电源应避免引起电压波动，使用环境温度亦应在说明书中的范围之内，除特殊密封仪表外，应安装在无腐蚀性的环境中。　　　　（2）连线长度　　　　仪表与换能器之间的连线应用屏蔽线，连线长度按说明书要求，一般不超过500m，但在发电厂，由于干扰较大，连线长度一般不超过100m。　　　　三、实际案例与经验总结　　　　为了找出影响超声波流量计精度的因素，在测量江苏东南钢铁厂排水系统管道流量的时候，进行了现场的试验。总结了一下几点经验。　　　　（1）要有足够长的表前直管段长度（如表1所示）。　　　　（2）管道几何尺寸精确，管内结垢不能太厚。由流量与管径的关系可知，管径每存在1%的误差，就会产生约3%的流量测量误差。因此，使用超声波流量计时，必须将壁厚测量精确。　　　　管道结垢，不但造成管径误差，还会使声波发生散射，降低超声波流量计的测量精度。结垢过厚时，仪表甚至不能工作。表2为管道结垢对流量测量的影响计算表。　　　　对于有的管道结垢已非常严重，可以先把换能器拿下来，用手锤敲敲安装换能器的部位，水垢收到震动后会局部掉落下来，再把换能器安装在管道上测试，如果还不行，只有建议单位将测量段管道更新为不锈钢管道。　　　　（3）在仪表的上游的管道上设置排气阀　　　　输水管道中有空气是普遍存在的问题，源水管道中气体含量更大。管道中的气体占据管道有效截面积，使流量测量产生误差。如果管道中气体过多，会使超声波发生散射而使仪表不能工作。因此，在仪表上游安装排气阀是必要的。　　　　排气阀的位置应安装在仪表上游30D以上处，每隔一定时间就应排气一次。在东南钢铁厂DN600和DN900两管道做试验发现，在没有安装排气阀时，流量计约多计水量9%～10%。　　　　（4）管道中的流体没有充满管道　　　　当换能器在管道上安装好后，流量计接收的强度信号在荧幕上仍没有显示，而其他预显程序正常时，说明管道中流体没有充满管道。　　　　四、本文结语　　　　通过对基本原理的了解和现场试验的经验总结，再次对东南钢铁厂的排水系统测量流量，通过与已校准的在线流量计的对比，发现当考虑了以上干扰精度的因素和采用合适的安装方法后，测量精度由第一次的&1.67%提高到&0.81%，满足了测试精度的要求。(本文由润中仪表科技有限公司整理发布)　　　　手持式超声波流量计
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2017第十九届东北国际公共安全防范产品博览会手持式超声波流量计_仪器仪表栏目_机电之家网
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&手持式超声波流量计
产地：陕西西安
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手持式超声波流量计
产品价格：1&人民币
所属行业：物位仪表
发 货 地：陕西西安
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TUF-2000H&
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& 手持式超声波流量计
一、& 简要描述 TUF-2000H手持式超声波流量计适用于各种工业现场中液体流量的在线标定和巡检测量。具有非接触式测量、测量精度高、测量范围大、电池供电、操作简单、携带方便、内置数据记录器等特点。体积小、重量轻，是真正意义上的便携式超声波流量计。 二、& 产品特点 高精度测量&&&&&&&&& 测量精度优于±1%,线性度0.5%,重复性精度0.2%
体积小&重量轻&&&&&&& &体积:210×90×30mm,主机重量仅为0.5kg
非接触式测量&&&&&&& &将带磁性的超声波流量计传感器吸附在管道外壁,即可完成流量测量
测量范围大&&&&&&& 选用不同型号的传感器 , 可实现口径 DN20 ～ DN6000 管道流量的测量
充电电源&&&&&&& 内置大容量镍氢充电电池 ,可支持流量计连续工作 12 小时以上
大屏幕液晶显示 &&&&&& 可同时显示累积流量，瞬时流量，流速，工作状态等。
内置数据记录器 &&& &内置数据记录器，空间为24K字节，可以存储2000行的测量数据。 三、& 标准配置
主机 TUF-2000H
中型传感器TM-1
超声波专用电缆
电源适配器
高强度防护箱
超声波专用耦合剂
四、& 可选配的传感器
小型传感器TS-2(带磁性)DN15～DN100mm-40℃～110℃
中型传感器TM-1(带磁性)DN50～DN1000mm-40℃～110℃
中型传感器TL-1(带磁性)DN300～DN6000mm-40℃～110℃
高温小型传感器HTS-1DN15～DN100mm-40℃～160℃
高温中型传感器HTM-1DN50～DN1000mm-40℃～160℃
五、& 可选其它配件
超声波测厚仪
加长信号电缆
加长拉紧器
六、& 基本参数
性能& 参数&
&优于±1%,流速＞0.03m/s
&0～999秒,使用者任选
&15mm～6000mm
&米,英尺,立方米,升,立方英尺,美国加仑,英国加仑,油桶,美 国液体桶,英国液体桶,&美国兆加仑,使用者指定单位
&7位正、负、净累积器
&各种能传导超声波的单一均匀的液体
&设置值的锁定，更改数据需解锁
&4×8中文或4×16英文
&RS-232，波特率75-57600，同时兼容富士超声波流量计,也应用户的要求兼容其它产品
&标配为M1型,另有其它4种可供选择
传感器电缆
&标准为5m×2,也可加长为10m×2
&3节AAA内置Ni-H电池,每次充满电可持续工作12小时,AC100V-240V的适配器
&内置数据记录仪可记录2000行数据
手动累积器
&7位,按键即可开始用于校准
&210×90×30mm
&500g(1.2 lbs)包括电池
七、& 编码规则
１标准　TS-1型
举例：TUF-2000H1解释：手持式超声波流量计，标准配置另选配标准小型传感器TS-1型。
２标准　TM-1型
３标准　TL-1型
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手持式超声波流量计使用说明书
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