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超聲波流量計產品特點及在電廠生產中應用案例說明
點擊次數：315 發布時間：2016-2-21
超聲波流量計因為具有其它類型的流量測量儀表不具備的種種優良特性，并且隨著數字運算與糾錯技術的不斷進步，其產品測量性能正經歷著飛速發展，特別是在電廠的生產中得到了大量的應用，本文就是針對于超聲波流量計其在實踐中的測量基本原理以及不同角度的分類，超聲波流量計的基本特點以及存在的缺陷進行了比較詳細的分析，zui后通過案例詳細分析了在電廠流量測量實踐中超聲波流量計的成功應用。
一、超聲波流量計測量原理概述
1.1超聲波流量計基本原理
在流動流體中流體的運行速度與超聲波的傳播速度之間存在著一定的關系，與固定坐標系相比，超聲波的順流中的傳播速度遠遠大于在逆流中的傳播速度。為了更好地對流量速度進行測量，首先需要準備一個能夠發射超聲波的超聲波探頭（即換能器），一般可以采用石英等制作成某種元件器件作為流量計中的超聲波探頭，由此可以在進行超聲波發射的時候充分使用負壓電高頻電脈沖的作用力使得壓電晶體實現穩定的高頻振動，從而zui終實現有一定脈沖變化的超聲波發射效應。超聲波可以從一定的角度發射進入到流體中進行傳播，然后在超聲波換能器的作用之下實現超聲波信號的接收效能，與此同時，超聲波換能器再一次經過一定的環節將高頻電脈沖信號成功轉換。從上述分析可以知道對同一個超聲波換能器進行輪流性的使用可以成功發射不同類型的脈沖壓力波，同時可以實現接受功能。
對超聲波流量計可以從如下幾個角度進行分類：一是按照基本原理可以將超聲波流量計分為時差法、聲環法、相位差法、相關法、沃街法以及多普勒法等；二是按照超聲波探頭的安裝方式可以將超聲波流量計分為外縛式以及插入式、插入式又可以按照是否帶有測量管段來進行區分；三是根據聲道數量可以將超聲波流量計分為多聲道和單聲道兩種類型；四是按照超聲波的性能特點可以將超聲波流量計分為便攜式、固定式、標準型以及低溫防水型等。
1.2超聲波流量計測量原理
從上述分析中，可以知道超聲波流量計有多種類型，這里主要對時差法和多普勒測量法兩種方法的測量原理進行詳細概述。
時差法測量原理如圖1所示，時差法測量一般情況之下是運用所測量流體傳播聲波來進行測量，并通過不同傳播速度流體特征來測量他們在不同流動方向的傳播速度之間的差值，從而zui終測量出流體的流動流量以及相應的速度。
多普勒法超聲波在進行流體流量測量實踐中的基本原理如圖2所示，這是在超聲波在進行流體流量測量實踐中所產生的多普勒效應對相應的頻率差進行相關測量，由于主要是使用某一個固定的聲源作為相應的發生器，隨著流體與某一運動聲源之前的相對運動，促使該物體進入到超聲波中并zui終出現超聲波接收器的反射接收。進入超聲波和發射超聲波二者之間的頻率差就是運動物件所產生的多普勒頻移，并且所測量的多普勒頻率差與流體流速之間呈現出一定的正比例關系，因此可以如果可以求出多普勒頻率差，就可以相應得到流體的流速以及流體相應的流量。
二、超聲波流量計基本特點分析
超聲波流量計在長期的發展中逐步將傳統的渦輪流量計、差壓流量計以及電磁流量計等測量方法取代，從各個角度來進行分析，可以知道超聲波流量計在實踐運用中主要具備如下幾個方面的優勢特征：
*，超聲波流量計在實踐中進行安裝維修更為方便快捷，超聲波流量計與其他的流量計方法相比而言，安裝維修更為方便快捷，對于大口徑的流量計量體統來說，超聲波流量計在這一方面的優勢是非常明顯的，可以節約大量的人力和物流成本。近年來，隨著超聲波流量計在各個研究領域的實踐運用，超聲波流量計在安裝維修時可以不用考慮是否在官道上切斷流量或者進行打孔等繁瑣步驟。
第二，超聲波流量計的測量管徑相對較大，超聲波流量計在進行測量時其管徑測量zui大可以達到10m，這也是超聲波流量計的突出優勢，超聲波流量計的適用管徑范圍相對來說較大，可以在一定范圍之類進行較為自由的流量測量，當所測量的管徑超出一定范圍時，流量計可能會受到外界各個方面的因素限制而難以滿足具體的測量要求，這個時候可以考慮使用超聲波流量計來有針對性地解決這些問題，同時可以測量任意管徑。除此之外，管徑大小范圍并不會影響到超聲波流量計的價格，而其他流量計價格往往會隨著管徑大小范圍的變化而變化。
第三，超聲波流量計的測量可靠性較高，不論是濕式安裝或者是外夾式安裝的超聲波流量計均不會對測量流量的流暢性產生影響，沒有任何的壓力損失；與此同時，以微機為中心的傳感器可以使用鎖相環路等計時的方法解決電力故障以及信號衰弱等方面的問題，從而使得超聲波流量計的測量可靠性更高。
第四，超聲波流量計的測量不會受到流體相關參數的影響，比如說流體的物理性能以及導電率、粗糙度等相關參數不會對超聲波流量計的測量產生影響。除此之外，超聲波流量計的測量結果可以通過計算機自動控制系統進行自動顯示和打印，并實現聯網運行。
但是，超聲波流量計在實踐運用中也存在一些缺點，一是超聲波流量計的傳感器安裝情況對測量結果準確度有一定的影響，因此傳感器安裝有著嚴格的要求；二是超聲波流量計的準確度與電磁流量計準確度相比還存在一定的差距。
三、超聲波流量計在電廠流量測量上的應用案例介紹
由于超聲波流量計有著突出的技術應用優勢，因此超聲波流量計在電廠流量測量等各個領域得到了廣泛的關注的應用，可以從如下幾個應用案例中得到體現。
越南IAGIAIⅢ水電站中需要對循環水流量進行測量，由于所需要測量的管徑屬于超大型號，分別為DN6000型號和DN3000型號，在對所要測量的流量以及各種類型流量計進行分析論證之后，zui終認為zui為經濟適用可行的超聲波流量計可以用來解決該方案，因此zui終選取了超聲波流量計對循環水流量進行了準確的測量，解決了相應的問題。
華能白楊河電廠在2003年以前一般都是采用差壓式流量計實現單一方向的流量測量，在使用超聲波流量計進行流量測量之后，發現了負流量現象，并因此為電廠節約了大量的購水成本，該電廠zui初在凝結水管道上將渦銜流量計安裝上，但是由于在實踐中受到流量計工藝有所變動等方面的影響，從而對流量測量計的準確度和度提出了更高的要求，而渦銜流量計在這種情況之下無法滿足這一需求，因此在保障電廠正常運行的情況之下可以選取超聲波流量計做出更為的測量。
魯能運河發電廠在2008年時在實踐運用中需要對相關油量進行相應的測量，由于之前使用價格高達10萬元的質量流量計進行測量，價格昂貴且運行使用周期較長，質量流量計的安裝也極為不方便，后來魯能運河發電廠選用了價格僅僅兩萬元的外夾式超聲波流量計，不僅解決了存在的問題，而且在較低的成本之下達到了有效的測量結果。
華電漯河發電廠zui開始選取了電磁流量計對流量進行測量，安裝前后均做了較好的防腐內襯，其加工難度大且使用成本較高，但是選用超聲波流量計時這些問題都迎刃而解了，沒有使用更多的設備和安裝成本。
綜上所述，當前超聲波流量計已經被作為主要的流量測量工具運用到愈來愈多的電廠，安裝維護方便快捷且較長的生命周期優勢使得超聲波流量計備受歡迎，盡管超聲波流量計還存在一定的缺陷，但是相信隨著科學技術的高速發展，超聲波流量計將以其綜合性優勢得到更為廣闊的發展空間。
一、超聲波流量計測量原理概述
1.1超聲波流量計基本原理
在流動流體中流體的運行速度與超聲波的傳播速度之間存在著一定的關系，與固定坐標系相比，超聲波的順流中的傳播速度遠遠大于在逆流中的傳播速度。為了更好地對流量速度進行測量，首先需要準備一個能夠發射超聲波的超聲波探頭（即換能器），一般可以采用石英等制作成某種元件器件作為流量計中的超聲波探頭，由此可以在進行超聲波發射的時候充分使用負壓電高頻電脈沖的作用力使得壓電晶體實現穩定的高頻振動，從而zui終實現有一定脈沖變化的超聲波發射效應。超聲波可以從一定的角度發射進入到流體中進行傳播，然后在超聲波換能器的作用之下實現超聲波信號的接收效能，與此同時，超聲波換能器再一次經過一定的環節將高頻電脈沖信號成功轉換。從上述分析可以知道對同一個超聲波換能器進行輪流性的使用可以成功發射不同類型的脈沖壓力波，同時可以實現接受功能。
對超聲波流量計可以從如下幾個角度進行分類：一是按照基本原理可以將超聲波流量計分為時差法、聲環法、相位差法、相關法、沃街法以及多普勒法等；二是按照超聲波探頭的安裝方式可以將超聲波流量計分為外縛式以及插入式、插入式又可以按照是否帶有測量管段來進行區分；三是根據聲道數量可以將超聲波流量計分為多聲道和單聲道兩種類型；四是按照超聲波的性能特點可以將超聲波流量計分為便攜式、固定式、標準型以及低溫防水型等。
1.2超聲波流量計測量原理
從上述分析中，可以知道超聲波流量計有多種類型，這里主要對時差法和多普勒測量法兩種方法的測量原理進行詳細概述。
時差法測量原理如圖1所示，時差法測量一般情況之下是運用所測量流體傳播聲波來進行測量，并通過不同傳播速度流體特征來測量他們在不同流動方向的傳播速度之間的差值，從而zui終測量出流體的流動流量以及相應的速度。
多普勒法超聲波在進行流體流量測量實踐中的基本原理如圖2所示，這是在超聲波在進行流體流量測量實踐中所產生的多普勒效應對相應的頻率差進行相關測量，由于主要是使用某一個固定的聲源作為相應的發生器，隨著流體與某一運動聲源之前的相對運動，促使該物體進入到超聲波中并zui終出現超聲波接收器的反射接收。進入超聲波和發射超聲波二者之間的頻率差就是運動物件所產生的多普勒頻移，并且所測量的多普勒頻率差與流體流速之間呈現出一定的正比例關系，因此可以如果可以求出多普勒頻率差，就可以相應得到流體的流速以及流體相應的流量。
二、超聲波流量計基本特點分析
超聲波流量計在長期的發展中逐步將傳統的渦輪流量計、差壓流量計以及電磁流量計等測量方法取代，從各個角度來進行分析，可以知道超聲波流量計在實踐運用中主要具備如下幾個方面的優勢特征：
*，超聲波流量計在實踐中進行安裝維修更為方便快捷，超聲波流量計與其他的流量計方法相比而言，安裝維修更為方便快捷，對于大口徑的流量計量體統來說，超聲波流量計在這一方面的優勢是非常明顯的，可以節約大量的人力和物流成本。近年來，隨著超聲波流量計在各個研究領域的實踐運用，超聲波流量計在安裝維修時可以不用考慮是否在官道上切斷流量或者進行打孔等繁瑣步驟。
第二，超聲波流量計的測量管徑相對較大，超聲波流量計在進行測量時其管徑測量zui大可以達到10m，這也是超聲波流量計的突出優勢，超聲波流量計的適用管徑范圍相對來說較大，可以在一定范圍之類進行較為自由的流量測量，當所測量的管徑超出一定范圍時，流量計可能會受到外界各個方面的因素限制而難以滿足具體的測量要求，這個時候可以考慮使用超聲波流量計來有針對性地解決這些問題，同時可以測量任意管徑。除此之外，管徑大小范圍并不會影響到超聲波流量計的價格，而其他流量計價格往往會隨著管徑大小范圍的變化而變化。
第三，超聲波流量計的測量可靠性較高，不論是濕式安裝或者是外夾式安裝的超聲波流量計均不會對測量流量的流暢性產生影響，沒有任何的壓力損失；與此同時，以微機為中心的傳感器可以使用鎖相環路等計時的方法解決電力故障以及信號衰弱等方面的問題，從而使得超聲波流量計的測量可靠性更高。
第四，超聲波流量計的測量不會受到流體相關參數的影響，比如說流體的物理性能以及導電率、粗糙度等相關參數不會對超聲波流量計的測量產生影響。除此之外，超聲波流量計的測量結果可以通過計算機自動控制系統進行自動顯示和打印，并實現聯網運行。
但是，超聲波流量計在實踐運用中也存在一些缺點，一是超聲波流量計的傳感器安裝情況對測量結果準確度有一定的影響，因此傳感器安裝有著嚴格的要求；二是超聲波流量計的準確度與電磁流量計準確度相比還存在一定的差距。
三、超聲波流量計在電廠流量測量上的應用案例介紹
由于超聲波流量計有著突出的技術應用優勢，因此超聲波流量計在電廠流量測量等各個領域得到了廣泛的關注的應用，可以從如下幾個應用案例中得到體現。
越南IAGIAIⅢ水電站中需要對循環水流量進行測量，由于所需要測量的管徑屬于超大型號，分別為DN6000型號和DN3000型號，在對所要測量的流量以及各種類型流量計進行分析論證之后，zui終認為zui為經濟適用可行的超聲波流量計可以用來解決該方案，因此zui終選取了超聲波流量計對循環水流量進行了準確的測量，解決了相應的問題。
華能白楊河電廠在2003年以前一般都是采用差壓式流量計實現單一方向的流量測量，在使用超聲波流量計進行流量測量之后，發現了負流量現象，并因此為電廠節約了大量的購水成本，該電廠zui初在凝結水管道上將渦銜流量計安裝上，但是由于在實踐中受到流量計工藝有所變動等方面的影響，從而對流量測量計的準確度和度提出了更高的要求，而渦銜流量計在這種情況之下無法滿足這一需求，因此在保障電廠正常運行的情況之下可以選取超聲波流量計做出更為的測量。
魯能運河發電廠在2008年時在實踐運用中需要對相關油量進行相應的測量，由于之前使用價格高達10萬元的質量流量計進行測量，價格昂貴且運行使用周期較長，質量流量計的安裝也極為不方便，后來魯能運河發電廠選用了價格僅僅兩萬元的外夾式超聲波流量計，不僅解決了存在的問題，而且在較低的成本之下達到了有效的測量結果。
華電漯河發電廠zui開始選取了電磁流量計對流量進行測量，安裝前后均做了較好的防腐內襯，其加工難度大且使用成本較高，但是選用超聲波流量計時這些問題都迎刃而解了，沒有使用更多的設備和安裝成本。
綜上所述，當前超聲波流量計已經被作為主要的流量測量工具運用到愈來愈多的電廠，安裝維護方便快捷且較長的生命周期優勢使得超聲波流量計備受歡迎，盡管超聲波流量計還存在一定的缺陷，但是相信隨著科學技術的高速發展，超聲波流量計將以其綜合性優勢得到更為廣闊的發展空間。