超声波流量计范文

引言：寻求写作上的突破？我们特意为您精选了4篇超声波流量计范文，希望这些范文能够成为您写作时的参考，帮助您的文章更加丰富和深入。

篇1

超声波流量计在我国气体计量领域中的应用，始于20世纪末，随着天然气工业的不断发展，已经有越来越多的超声波流量计应用在天然气的计量工作中。超声波流量计在进行气体测量时，能够满足高压、大流量的气体计量要求，并且具有较高的测量精确性。由于气体介质本身的特殊性以及计量现场环境等多种因素的影响，在气体计量中仍然会受到各种因素的影响，使得计量结果的准确性产生一定的误差。因此，对于超声波流量计气体计量误差进行分析是十分必要的。

一、超声波流量计气体测量

超声波流量计进行气体测量的过程，就是通过对超声波沿着气流顺向和逆向传播的生速差、压力和温度等因素的测量，对气体的流速和标准状态下的流量进行测量的过程。常见的气体超声波流量计结构如图1所示。

二、超声波流量计气体计量误差的因素

1.信号因素

利用超声波流量计进行气体计量时，其主要的参数就是气体的传播时间，通过传播时间的获得和计量，才能实现对不同超声波信号的有效处理。因此也可以说，信号的质量是影响超声波流量计气体计量准确性的主要因素。如果超声波的信号质量不高，则对气体传播时间的测量和流量的确定都无法保证其准确性。

2.流场因素

超声波流量计计量过程中，由于管道弯曲所引起的气体二次流动也会对超声波计量的准确性产生影响。当气体流动在弯曲的管道中，二次流动会由于弯管内部和外部的曲率不同而形成不同方向的流动，加之离心力的作用，就会在管道的截面位置形成一个力场，推动管内气体的流动。

3.噪声因素

在超声波流量计气体计量系统中，阀门、整流器等设备都会产生定的噪声，而且在计量现场不断变化的温度和压力条件下，也会对噪声的形成产生一定的影响，而噪声的产生源，主要有流经管道的气流、整流器的运转、调节阀的运转等等，当噪声产生的频率与超声波流量计的工作频率范围一致时，就会对超声波流量计的正常工作产生影响，因为噪声会影响超声波脉冲的探测，进而对测量结果产生影响。另外，有些元件对于噪声较为敏感，当其受到噪声影响时，对元件本身也会产生较大的破坏。

4.脏污堆积

应用超声波流量计进行气体计量时，气体中含有的水分和其他杂质就会在流量计的管道系统内和超声波探头上形成不同程度的堆积，当脏污堆积到一定程度时，就会对计量的结果产生不同的影响。一方面，可能会导致计量表管径的缩小，进而导致计量的数据结果偏高；另一方面，超声波探头上堆积的脏污，对降低探头对超声波测量的敏感性，无法准确的判断气体的压力和流速，在这种情况下就会导致计量的数值偏低。另外，在管壁内侧大量堆积脏污，会导致管壁发生腐蚀现象，而超声波对于管壁内部的堆积物有着不同的敏感程度，这就会影响探头探测的准确性，进而造成计量结果失真。

三、减小超声波流量计气体计量误差的措施

1.加强信号质量的控制

对气体进行计量时，超声波形成的脉冲信号本身就有一定的不稳定性，这与以往的液体超声波流量计有着较大的不同，气体在输送的过程中必须要通过多次的声压和降压过程才能对检测点进行确定。即使是在同一个输送区间，气体的流动也会对超声波产生不同的影响。因此，在实际的工作中，要尽量降低气体流动所带来的压力波动，当气体在不同的压力条件下，要对其密度的变化进行控制，使气体在传播的过程中不会由于受到压力的波动而产生较大的发射和接收声能，避免由于幅值的变化而对信号产生影响。

2.降低噪声的影响

一方面，在应用超声波流量计进行气体计量时，要对计量管路系统进行科学的设计，对管路系统内部各种阻流件所产生噪声进行评估，才能在实际的计量过程中进行有针对性的降低噪声；另一方面，对超声波流量计和调节阀进行串联时，需要在专业的人员或者是生产厂家的指导下完成，必须要对调节阀产生的噪声进行全面评估，才能降低调节阀对流量计计量结果准确性所产生的影响。另外，有些调节阀在压力大、流速高的情况下所产生的噪声会超过超声波频率范围，可能会对流量计的正常工作产生影响，所以也需要加以重视。

3.减少污染物的堆积

首先要加强计量气体质量的监控，使用合理的管段布局，并且定期对管线进行清理。如果在管壁内存在较多的杂质残留，则会对气体的密度产生影响，这时就需要对管壁进行清理，清理之后的管壁直径会增加，所以需要进行重新校准之后才能再次使用。其次，不同的超

声波流量计生产厂家都有针对超声波流量计现场计量性能的测试软件，在实际的计量工作中，要充分重视测试软件的作用，并且根据测试的结果对计量现场可能存在的问题进行判断，从而保证计量的有效性。另外，当气体质量较差时，一般可以采用较大口径的超声波流量计进行测量，能降低测量结果的不稳定性。

结束语：

综上所述，应用超声波流量计进行气体测量时，受到不同因素的影响会使测量结果产生误差，对气体计量的稳定性和精度都会产生一定影响，因此必须要对这些影响因素进行全面的分析，才有利于通过合理的规避措施减少或者避免误差的产生，提高气体计量的精确性。

参考文献：

篇2

【摘要】介绍了超声波流量计的工作原理、结构、选型原则及安装要求。

关键词 超声波流量计；结构；选型；安装

1超声波流量计的工作原理

超声波流量计利用超声波测量流量有许多种方法，其中典型的方法有时差法、声循环法、多普勒法。本文主要介绍时差法超声波流量计的工作原理，超声波在流体中的传播速度受到流体流速的影响，在流体顺流方向和逆流方向是不一样的，其传播时间差和流体的流速成正比。只要测出超声波在这两个方向上传播的时-间差，便可知流体的流速，再乘以管道截面积便可得流体的流量。具体计算公式如下：

超声波在顺流方向传播时间t1为：

由上可知这时只要测得t1和t2，便可求得流体流速，流体流量。

2超声波流量计的结构

超声波流量计主要由换能器和控制器（变送器）两部分构成。换能器有两种，一种是发射换能器，另一种是接收换能器。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，接收换能器接收到超声波信号，通过传输线送到控制器（变送器）。控制器（变送器）的作用是将接收到的超声波信号经电子线路放大并转换为与被测流体体积流量成正比的电信号，进行显示和累计计算，还可将信号进行远传进入DCS等控制系统。

3超声波流量计的选型

为确保流量计正常投运，仪表选型至关重要。超声波流量计根据换能器的安装方法不同可分为外夹式超声波流量计、插入式超声波流量计和标准管段式超声波流量计。超声波流量计的选型主要是根据计量要求选择适合的流量计。

（1）外夹式超声波流量计，优点：①外夹式超声波流量计的换能器安装在管道外面，不与被测流体直接接触，不存在换能器腐蚀、粘结等问题；②测量时，在管道内部无任何测量部件，没有压力损失，不改变流体的流动状态；③安装简单方便，管道不用切断，不用开孔，安装时不用停流；④可以便携使用，便于对有怀疑的其他流量计进行比对。不足：①对管道条件要求较高，应确定管道材质、管道外径、壁厚、衬里材质和厚度等；②测量精度相对低一些。

（2）插入式超声波流量计，优点：①安装时不用停流，使用专用安装工具在管道上开孔，换能器直接穿插在孔内；②与外夹式超声波流量计相比，测量精度较高，不受管道锈蚀、结垢等的影响。不足：①换能器直接与被测流体接触，易被腐蚀、结晶造成仪表测量不准确。

（3）标准管段式超声波流量计，把换能器固定安装在按照设计加工好的管段上，并且换能器直接与被测流体接触。这种流量计能够准确控制加工精度，同时可以精确测量管段的几何尺寸，而且两个换能器之间只有单一被测介质，所以测量准确度较高，但是，不足是安装麻烦，需要断流，割开管道安装，而且对于大口径管道定做价格较高，因此除非特殊要求一般不建议选用此种超声波流量计。

综上，超声波流量计在选型时必须综合考虑准确度、安装条件、现场环境等，选择适合的流量计。

4超声波流量计的安装

（1）测量点的选取：①测量点应尽量选择距离上游10倍直径、下游5倍直径以内均匀直管段，以确保流体所需的流速分布；②流量计尽可能水平或垂直安装，管内必须充满流体，当换能器安装在倾斜管道上时，不要装在上部和底部，以免管道内的气体或杂质进入测量声道，应尽可能使换能器处于和水平面成45度角的范围内；③对于外夹式超声波流量计，测量点管道内壁不能有过厚结垢层，尽量选择无结垢的管段且应具有良好的导声性能；

（2）换能器安装方式

①V法安装

适用于管径较小时，采用V法安装扩大了声程长度，增加了顺逆向声波传播时间；

②Z法安装

Z法安装方式一般适用于DN200以上管道，使用Z法安装时超声波在管道中直接传输，没有折射，信号衰耗小。

5超声波流量计的应用

近年来，由于电子技术的进步，超声波流量计发展很快，且日益完善，越来越显示出其优越性。各种超声波流量计已广泛应用于工业生产、商业计量和水利检测等方面，例如，在市政行业的原水、自来水、中水、污水的计量中，超声波流量计具有大量程比，无压损的特点，在保证测量准确度的同时提高了官网的输水效率；在工业冷却循环水的计量中，超声波流量计实现了在线不断流带压安装和在线标定。

6结束语

综上所述，超声波流量计作为流量测量仪表，有其独特的优点，在很多领域得到了越来越广泛的应用，特别是智能化超声波流量计，采用微处理器和程序控制，且带通讯接口、功能更强、编程方便，因而具有更强的生命力。但是不论其如何发展，如果设计选型及安装不当，不仅无法发挥其优越性，还会带来损失。因此，在实际应用中，超声波流量计的正确选型及安装是极为重要的两个环节，必须引起我们的重视。

参考文献

篇3

相对于传统技术技术新型天然气超声波计量技术具有更高的准确度，但是这种计量技术的计量结果也会受到一定因素的影响，为了保证获得准确的计量结果本文将对影响计量结果的因素进行分析，并且探讨实际运用中应当注意的问题。

一、天然气流量计量中气体超声波流量计的应用

天然气流量计量主要是通过多参数测量实现的，并且还需要设置相应的流量比对装置以确保测量的准确性。为了进一步保证实验数据的准确性和有效性，将一套标准孔板流量计与气体超声波流量计进行串联运行。选用的气体超声波流量计为四声道，具有300mm内径，流量范围是240~6405m3/h。

（一）气体超声波流量计准确度与超声的关系

表1阀门1控制流量、阀门2全开时气体超声波流量计的运行气体超声波流量计测量准确度会受到被测介质内部噪声的影响。如果采用气体超声波流量计这种方法来控制流量的大小，那么其节流的声音与流量的增加是成正比的关系，标准孔板流量计与气体超声波流量计之间的相对误差就会加大，这就会发生这两种流量计所计算出来的流量严重不相符。当阀门1全部打开的时候，在阀门2控制流量大小的情况下，气体超声波流量计的信噪会相对比较大，标准孔板流量计和气体超声波流量计之间则会具有相对固定的误差。实验数据如表1和表2。根据表1和表2可知，如果由上游阀门1节流，气体超声波流量计信噪就会比上游阀门全开时低，这是因为当上游阀门在进行节流的过程中，人类无法听到的高频声波和人类可以听到的声音将会同时产生，如果声波频率与气体超声波流量计量的工作频率无限度相似的时候，那么就会造成气体超声波流量计信噪比的减小，这样流量计的测量准确度就会受到影响。

（二）气体超声波流量计与流态的关系

根据GB/T18604-2001《用气体超声博流量计测量天然气流量》中的相关规定，气体超声波流量计的上游直管段至少具有10D、下游直管段至少具有5D，其目的就是确保符合对称紊流速度分布要求的天然气流态可以进入流量计。空间弯头和计量管路中阀门对天然气的速度分布会有直接影响，从而使测量的准确度有所降低。气体超声波流量计的升到分布示意图如图3，四个声道沿管道横截面由上至下分布。管道中气体的平均流速可以通过气体超声波流量计加权平均各个声道测得的流速获得。在阀门1节流、阀门1全开测得的气体流态在管道中分布情况如表3和表4所示。根据图1、表4、表5可知，在阀门1节流的情况下，通过超声波A、D声道流速大于B、C通道流速可知，天然气在管道中的流速分布不均匀程度会随着流量增大而增大。随着流量的增大管道内气体的分布逐渐代替分布，换句话说，管道中心气体的流速小于管道壁的气体流速，当全部打开上游气流的阀门的时候，不会阻挡气流，管道内的气体流速不会随着流量的增加而产生较大的变化。当闸阀没有完全开启的时候，天然气的经过会受到阀门闸板的阻挡，产生不对称的旋转气流，这实际上是漩涡流的发展前兆。

（三）气体超声波流量计与气质的关系

气体超声波流量计在我国发展较晚，所以还没有在真正全面认识其实际工作性能。一般情况下来讲，在进行气体超声波流量计的过程中，对其气质条件并没有严格的要求，工业环境下可以实现气体的大多数清洁均质液体或不含大浓度悬浮粒子的流量测量。在用气体超声波流量计测量天然气的过程中，如果天然气当中含有大量的粉尘、雾状液滴和饱和水蒸气的时候，就应该充分考虑到气质条件可能带来的影响。最初，笔者发现相较于标准孔板流量计这种方法而言，气体超声波流量计的流量测量结果相对偏高。通过对气体超声波流量计进行诊断的过程中发现，处于非工作状态下的D声道很容易被饱和天然气所凝析出来的液体淹没，从而影响了换能器的正常运作。当排除积存在管道内的液体的时候，超声波流量计就可以恢复正常的工作状态。在一个声道发生故障时多声道气体超声波流量计能够实现自动补偿运算，进而造成流量计的流量输出略高于正常情况。能够影响气体超声波流量计工作性能的还包括天然气中的粉尘，例如当上游某个气体处理厂没有正常开机时，分子筛中的粉尘会随着气体超声波流量计的工作流程而带入进来，这样就很容易在底部的换能器处造成粉尘堆积的现象，影响气体超声波流量计的正常运转。

二、应用气体超声波流量计时应当重视的问题

（一）科学选型

一般情况下，型号不同的流量计，其测量的范围也是不同的，实际生产生活中涉及到的超声波流量计的测量范围都较为宽广，最大流量通常是最小流量的三十倍。利用测量天然气的流速确定天然气流量是气体超声流量计的工作原理，2.7~27m/s是其理想的工作范围，气体超声波流量计要想保证检测准确度就应当将工作流速控制在这个范围内。如果天然气流量比气体超声波流量计的流量拐点低时，就会在一定程度上降低气体超声波流量计的准确性，造成增大误差的后果。而在天然气流速过高的情况下，超声波信号无法被换能器检查到，进而造成计量故障问题。因此，进行超声波气体流量计选型时，应当正确掌握管道中天然气的流速，防止超底限或超高限运行情况的产生。选择气体超声波流量计时，还应当对是否存在声波干扰源进行充分考虑，其中主要指的是消音设备、大压差减压设备、高速度等能够产生超声波信号的设备。人们耳朵能够听见的声波通过消音设备能够转化为听不到的声波，一旦气体超声波流量计工作频率接近消音设备的超声波频率或减压设备的超高频噪声，那么超声波流量计就会无法正常工作。所以应当尽量避免在能够产生影响流量计声波场合，安装和选用气体超声波流量计[1]。

（二）严格安装

设置气体超声波流量计上下游直管段的过程中，应当充分执行相应标准，其中上游直管段和下游直管段应当分别大于10D和5D，并且还应当安装流动调整器解决安装条件受测量现场限制的问题。同时安装气体超声流量计时应当保持水平方向，这样就能够有效测量含液较多的天然气，还要严格根据技术要求进行气体超声波流量计和计量管段的安装，以保证气流就能够将天然气凝析出来的液体带走，防止超声波流量计存在液体堆积问题。如果固体粉尘含量较大额天然气，就应当将在上游直管段加设过滤器，避免因换能器表面堆积沉积物而产生故障[2]。

（三）科学维护

在使用气体超声波流量计的过程中，需要进行维护的情况少之又少，但如果计量气体气质较差那么就需要对气体超声波流量计的换能器进行及时清洗，并对换能器表面是否存在水沟和杂质进行检查。同时还应当关注有无泄漏存在于气体超声波流量计的各连接件中，链接线路是否正常以及检测零流量是否准确等等。

（四）定期诊断测试

一旦气体超声波流量计产生流量突变的情况，就应当运用其他与气体超声波流量计串联运行的流量计进行比对校核，确定显示天然气流量变化的真正原因。对于没有其他流量计作比对的情况，就应当通过气体超声波流量计的诊断软件对各个换能器的工作参数进行全面检查，进而了解异常参数值是否存在。对于使用超声波流量计较多的情况，应当将便携外夹式超声波流量计作为首选，这样能够随时校核固定安装的超声波流量计[3]。

结束语：

新型天然气超声波流量计量技术作为一项先进的技术，已经得到人们的广泛认可和运用。但是在实际运用过程中仍然要充分考虑影响计量过程的相关因素，并通过采取相应的措施获得最准确的计量结果。

参考文献：

[1]申思,申云廷.超声波在天然气流量计量中的应用[J].城市燃气,2014,(09):11-15.

篇4

摘要：卤水流量的精确计量是保证卤水生产过程安全经济运行、降低消耗、提高效益、实现科学管理的基础。由于采卤泵站震动较大，且有硫化氢气体腐蚀，很难实现卤水在采输过程的精确计量。本文分析了超声波流量计在卤水采输过程中对流量计量的应用，对降低卤水输送成本具有重要意义。

关键词：卤水采输；超声波流量计；计量

一、引言

卤水学名为盐卤，是由海水或盐湖水制盐后残留于盐池内的母液。卤水流量测量是实现卤水采输过程中封闭管道中的导电性液体和浆液中的体积流量。随着工业生产过程的自动化和智能化的提高以及节能降耗和成本核算管理的要求，流量仪表在整个计量仪表中所占的比重越来越高。传统检测流量计都需要将其传感器安装在管内，并要求配置一段安装管，这不但不便于安装，而且会引起流体的压力损失、泄漏等。本文介绍了超声波流量计的工作原理，并在此基础上分析了其在卤水采输测量中的优点。

二、超声波流量计的工作原理和特点

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、多普勒法等。传播速度差法又包括直接时差法、相差法和频差法，其基本原理都是测量超声波脉冲顺水流和逆水流时速度之差来反映流体的流速，从而测出流量；多普勒法的基本原理则是应用声波中的多普勒效应测得顺水流和逆水流的频差来反映流体的流速从而得出流量[1]。

（一）时差法测量原理。

超声在流体中的传波速度受流体流速的影响，超声波在流体中顺流传播时，速度将加快，逆流传播时速度会减小，两个速度的差值越大，表明流体流速越快，反之则慢。时差法测量流体流量的原理如图1所示，在管道的上下游安装两个传感器A和B距离为L，L与水平方向的夹角为 。设静止流体中的声速为 ，流体流动的速度为 ,当超声波传播方向与流体方向一致时。超声波的传播速度为 ；而当超声波传播方向与流体流动方向相反时，超声波的传播速度为 。

图1 时差法测量流体流量原理图

从图1可以看出，探头A向探头B发射超声波信号为顺流方向，其传播时间为： ，反之逆流方向传播的时间为： ，二者时间差为：

（1）

由于静止流体中的声速 远远大于流体流动的速度 ，故 可忽略不计，则有：

（2）

得到的流体流速为： （3）

式（3）中的 、L、 均为常数，所以测得时间差 即可知道流体流量。

（二）多普勒法测量原理。

多普勒法测量原理，是依据声波中的多普勒效应，检测其多普勒频率差。两个换能器对称地装在待测流体管路两侧，发射换能器发射频率为 的超声波信号，经过管道内液体中的悬浮颗粒或气泡后，频率发生偏移，以 的频率反射到接收换能器，这就是多谱勒效应。 与 之差即为多谱勒频移 。多普勒频移正比于流体中颗粒的运动速度，即流体的运动速度，因而只要平均流速与流通截面积相乘即可得体积流量。若颗粒以与流体相同的速度 运动，静止流体中的超声波声速为 ，声波发射方向、反射方向与流体流动方向的夹角分别为 ，则由于颗粒的漫反射而进入接收换能器的超声频率 可表述为：

（4）

当 远远大于 时，（4）式可化为：

（5）

在 的情况下有：

（6）

则可得到多普勒频移 为：

（7）

三、超声波流量计在采输卤水中应用应注意的事项

（一）测量点的选择。

超声波流量计的安装在所有流量计中是最简单便捷的。采用超声波流量计测量采输卤水流量时，只要选择一个合适的测量点、把测量点处的管道参数输入流量计中，然后把探头安装在卤水采输管道上即可。选择测量点要求一定的直管段，要选择流体流场分布均匀的部分，以保证测量数据准确。一般遵循以下原则：1.要选择充满流体的管段，如管路的垂直部分或充满流体的水平管段。2.测量点要选择距上游10倍管径，下游5倍管径以内的均匀直管段．没有任何阀门等干扰。3.充分考虑管道内壁结垢状况，尽量选择无结垢管段测量，实在不能满足，可把结垢考虑为衬里以求较好的测量精度。4.选择管材均匀致密，易于超声波传输的管段。

（二）探头安装方式。

采用超声波流量计对采输卤水管中的流量进行计量时，合理的探头安装方式对提高流量计量精确度至关重要。超声波流量计一般有两种探头安装方式，即Z法和V法。一般在小管径时 (管径100-300mm)可先选用V法；V法测不到信号 或信号质量差时则选用Z法。管径在300mm以上或测量铸铁管时应优先选用Z法。V法一般情况下是标准的安装方法，使用方便，测量准确。可测管径范围为25mm至大约400mm。安装探头时，注意两探头水平对齐，其中心线与管道轴线水平一线。当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚，造成V法安装信号弱时，要选用Z法安装[2]。

（三）检查安装。

检查“安装”是指检查超声波流量计探头安装在采输卤水管的位置和方式是否合适，是否能够接受到正确的、足够强的、可以使主机正常工作的超声波信号。安装的好坏直接关系到卤水流量值的准确和机器长时间的可靠运行，主要通过主机检查两个参数：信号强度、信号质量。信号强度是指上下游两个方向上接收信号的强度。信号强度越大，测量值越稳定可信，越能长时间可靠的运行。信号强度与探头的安装位置调整、安装间距、管道情况有关。

（四）超声波流量计在采输卤水应用中常见问题及解决方案。

由于卤水输送过程中卤水中掺杂的介质较多时，这将导致超声波流量计探头使用一段时间后会出现不定期的报警，这种问题在实际运用中会较常见。解决办法：定期清理探头(建议一年清理一次)。其次超声波流量计输送的卤水中含有水等液体杂质，流量计引压管容易产生积液，气温较低时会出现引压管冻堵现象，尤其在北方地区冬季较常见。解决办法：对引压管进行吹扫或加电伴热。

四、结束语

卤水的特性限制着卤水在采输过程的精确计量，超声波测流计以其测量精度高、实时性好，同时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，超声波测流计在测量采输卤水中的流量应用越来越得到重视。随着国家对卤水需求量的增大和超声波测流技术普及和成本的降低，超声波测流计将很快成为卤水采输过程中主要测流手段而得到广泛的应用。