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超声波流量计工作原理

简要描述:在线超声波流量计是一款对射式双声道流量计,具有准确度高、重复性好、无压力损失、无需定期维护等特点,是气体计量和城市燃气贸易计量的理想仪表。

基础信息

产品型号

UMA型

厂商性质

生产厂家

更新时间

2026-04-15

浏览次数

125
详细介绍
材质不锈钢,其他精度等级1
适用介质气体,其他款式电子带数显
转换器形式一体式公称直径50~300mm
压力范围中压工作压力1.6Mpa
流量测速范围4~7600kg/h温度范围中温
工作温度< 250℃防爆标志Exd II BT6
产地国产加工定制
质保1年

在线超声波流量计产品特点

  • 无压力损失,量程比宽,无始动流量,可从零开始计量。
  • 无任何可动部件,故障率少,寿命长。
  • 耐污性强,长期使用精度不变,无需定期维护。
  • 双声道测量,采用数字相关算法,精确度高,抗干扰性能强。
  • 集流量、温度、压力测量与一体,可自动进行温压补偿和压缩因子修正运算。
  • 仪表有脉冲信号输出、4-20mA模拟信号输出、RS485(MODBUS-RTU协议)通讯输出;同时支持IC卡信号输出,可与IC卡预付费系统配套使用,便于贸易结算。
  • 4.5吋彩色液晶屏显示,界面美观,可同时显示标况瞬时流量、工况瞬时流量、标况累积流量、介质温度、介质压力、输出电流等参数。
  • 具有实时数据存储功能,可防止仪表突然掉电导致的数据丢失,在停电状态下,内部数据可*保存。

在线超声波流量计技术参数

1、流量特性

仪表口径(mm)

常规流量范围 (m3/h)

50

4 - 200

80

8 - 540

100

10 - 850

150

19 - 1900

200

34 - 3400

250

53 - 5300

300

76 - 7600

准确度等级

1.5级(1.0级需订制)

2、技术参数

被测介质

无杂质、中低流速气体

执行标准

用气体超声流量计测量天然气流量 (GBT 18604-2014)

检定规程

检定规程(JJG1030-2007)

仪表口径

DN50-DN300

表体材质

304不锈钢

连接方式

法兰连接

法兰标准

GB/T 9119-2010

常规耐压等级

1.6MPa

仪表规格 现场显示型 远传显示型
信号输出 4~20mA
供电电源 无或锂电池 +24VDC
精度等级 1.5级
显示器 指针或液晶
温压补偿
通讯接口
测量管材质 不锈钢,可选内衬PTFE
防爆等级 可选ExibIICT4
防护等级 IP65
仪表通经 DN15~DN150
安装方式 法兰安装
介质温度 < 250℃
环境温度 -30℃~60℃

型号

UMA

电源

DC24V

< 3W

防护等级

IP65

防爆等级

Exd II BT6

电气接口

M20*1.5内螺纹

 
  在线超声波流量计是一种基于声学原理的非接触式流量测量仪表,通过检测超声波在流体中的传播特性变化来测量流量,在工业过程控制、能源计量等领域应用广泛。掌握其工作原理和正确的使用方法是确保测量精度和设备长期稳定运行的关键。
  一、工作原理
  在线超声波流量计的核心原理是超声波在流动的流体中传播时会载上流体流速的信息,通过接收到的超声波即可检测出流体的流速,从而换算成流量。目前,工业应用中主流的测量方法主要有时差法和多普勒法两种。
  (一)时差法
  时差法是目前应用广泛的超声波流量计测量原理,尤其适用于清洁单相流体的测量。其原理是通过测量超声波脉冲在管道内顺流与逆流方向上的传播时间差来反映流体的流速。具体而言,在管道两侧成对安装超声波换能器,当超声波顺流传播时,传播速度会叠加流体流速,传播时间缩短;逆流传播时则相反,传播速度减去流体流速,传播时间延长。由于流体流速的存在,顺流和逆流的传播时间存在差异,测量出这一时间差便可计算出流体的平均流速,进而结合管道截面积得出体积流量。
  时差法测量精度较高,对于清水、油品等低粘度流体,精度可达±0.5%。为进一步提升测量准确性,现代超声波流量计普遍采用多声道设计,通过布置多条测量路径对流体流速进行多点测量并加权积分,可有效补偿流场不对称带来的误差,尤其适用于大口径管道和贸易交接计量等对精度要求较高的场合。
  (二)多普勒法
  多普勒法利用声学多普勒效应原理进行测量。当超声波束在含有悬浮颗粒或气泡的流体中传播时,声波遇到流体中运动的散射体(如固体颗粒、气泡)会发生频率偏移,其频移量与流体流速成正比。通过测量这一频率变化,即可确定流体的流速。
  多普勒法特别适用于含悬浮颗粒、气泡等介质的流量测量,如市政污水、矿浆输送、化工浆料等含固量较高的流体。但其测量精度通常低于时差法,一般在±1.5%左右,且要求介质中含有足够浓度的散射体,否则可能导致信号丢失。
  二、使用注意事项
  为确保在线超声波流量计的测量精度和长期稳定运行,在安装、使用和维护过程中需要注意以下关键事项。
  (一)选型要点
  选型是超声波流量计应用的首要环节,需综合考虑介质特性、管径尺寸和流量范围等因素。对于含有大量气泡或固体颗粒的介质,应优先选用多普勒式超声波流量计;而对于纯净液体,时差式测量原理更为适合。若选型不当,不仅会影响测量精度,还可能造成设备损坏或生产损失。
  (二)安装位置的选择
  安装位置的选择是决定测量成败的关键因素。应遵循以下原则:
  ①保证充足的直管段:安装点上游(来流方向)必须留有大于10倍管径(10D)的直管段,下游(流出方向)必须留有大于5倍管径(5D)的直管段。若上游存在泵、阀门等强烈扰动源,直管段要求应延长至30D以上。足够的直管段能使紊乱的流场变得平稳对称,确保流速分布稳定,这是超声波测量准确的基础。
  ②避开干扰源:应避免在水泵、大功率电台、变频器等存在强磁场和震动的干扰处安装仪表。强电磁干扰区域会严重影响信号传输,建议远离变频器3米以上。
  ③避开易产生气泡的位置:应避开管道高点,因为高点容易积聚气泡,超声波无法穿透气体,会导致信号中断或测量不准。同时,安装点应位于阀门、泵的上游,以避免其产生的负压导致液体气化产生气泡。
  ④确保满管测量:管道必须时刻充满被测流体,不满管或含有大量气泡的工况不适合使用超声波流量计。
  (三)探头安装要点
  ①管道表面处理:在确定探头安装位置后,需使用角磨机将安装区域打磨至光滑平整,露出金属本色,然后用酒精或丙酮清洁打磨区域,去除油污和灰尘。经过专业表面处理的安装点,其信号接收成功率可比简单打磨处理高出82%。打磨时需注意保持与原管道相同的弧度,切忌将安装点打磨成平面。
  ②选择合适的安装方式:超声波流量计主要有V法和Z法两种探头安装方式。V法(反射法)适用于小管径(通常DN15~DN200mm)、信号较强的工况,安装简单且所需空间小;Z法(直射法)适用于大管径(DN200mm以上优先)、信号较弱的工况(如铸铁管、有内衬管),超声波信号直接穿过流体,衰减小、信号强、测量更可靠。对于老旧管道或内壁结垢严重的管道,建议优先选用Z法安装。
  ③使用耦合剂并精确固定:在探头和管壁之间涂足量专用超声波耦合剂以排尽空气,探头贴合后应有少量耦合剂从四周溢出。严格按照主机计算出的探头安装间距进行安装,误差应尽可能控制在1mm以内,并使用专用夹具将探头牢固锁紧,防止因震动或耦合剂干涸导致探头移位。
  (四)参数设置与信号确认
  ①准确输入管道参数:需精确输入管道外径、壁厚、材质以及液体类型等参数,任何错误都会直接导致系统性的测量误差。
  ②检查信号质量:安装完成后应观察仪表的信号强度与传输时间比。信号强度一般应大于6.5(视具体仪表而定),传输时间比应稳定在100±3范围内。如发现信号弱,需重新检查管道处理、耦合剂、安装方式和安装距离。
  ③零点校准:在管道内液体静止的状态下执行零点校准功能,以消除系统的零漂,这对低流速测量的准确性至关重要。
  (五)日常维护与校准
  ①定期维护:超声波流量计无机械传动部件,不易损坏,寿命较长。但外贴式探头需每季度检查耦合剂状态,每2年补充更换。仪器应存放在避免日光照耀、湿气侵袭、高温烘烤的场所,主机使用前后应保持清洁,探头使用完毕应擦洗干净并妥善收存。
  ②定期校准:建议每6个月用便携式标准表进行现场比对,高温工况应缩短至3个月。对于贸易结算用仪表,建议配备在线温度补偿模块,因为每10℃的温度变化可能引起约0.3%的声速变化。
  ③典型故障排查:当出现信号丢失时,应依次检查电源供应、电缆连接、耦合状态和管道充满度。对于周期性测量波动,需排查变频器干扰、气穴现象或介质组分变化。
  综上所述,在线超声波流量计凭借其非接触测量、无压损、量程比宽、适用范围广等优势,已成为工业流量测量的重要工具。正确的选型、规范的安装、精准的校准以及定期的维护,是确保其长期稳定运行和测量精度的重要保障。
 
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