超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)及在電廠流量測(cè)量上的應(yīng)用

劉金魁，王肇鵬

（1.山東電力工程咨詢(xún)?cè)河邢薰荆綎| 濟(jì)南 250013；2.濟(jì)寧四聯(lián)電儀設(shè)備有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

0 引言

超聲波原理用于流量測(cè)量，早期出現(xiàn)在航空煤油的測(cè)量或作為精密醫(yī)療儀器用于對(duì)人體血管流量的測(cè)量，性能優(yōu)越但造價(jià)昂貴。近年來(lái)，隨著電子技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和聲楔材料等技術(shù)的快速發(fā)展，成本隨之降低，應(yīng)用領(lǐng)域業(yè)已涉及水利、電力、冶金等行業(yè)，其優(yōu)越的性?xún)r(jià)比正日趨成為流量測(cè)量的首選儀表之一。

1 超聲波流量計(jì)的發(fā)展過(guò)程

1928年德國(guó)人研制成功第一臺(tái)超聲波流量計(jì)，并取得了專(zhuān)利。1955年首先應(yīng)用于馬克森（MAXSON）流量計(jì)測(cè)量航空燃燒油，這是一種基于聲循環(huán)法的兩組探頭（換能器）組成的液體流量計(jì)。1958年A.L.H-ERDRICH等人發(fā)明折射式探頭，由于可進(jìn)一步消除管壁交混回響所產(chǎn)生的相位失真，也為管外夾裝提供了理論依據(jù)。

20世紀(jì)70年代以后，由于集成電路和鎖相環(huán)路技術(shù)的發(fā)展，超聲波流量計(jì)得以克服以前的精確度不高、響應(yīng)慢、穩(wěn)定性與可靠性差等致命弱點(diǎn)，實(shí)用性不斷增強(qiáng)。

近20年來(lái)，基于高速數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)與微處理技術(shù)的快速發(fā)展、新型探頭材料與工藝的研究以及聲道配置與流量動(dòng)力學(xué)的研究，超聲波流量測(cè)量技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。

2 超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理和分類(lèi)

2.1 基本原理

超聲波在流動(dòng)的流體中的傳播速度與流體的流速有關(guān)。相對(duì)于固定座標(biāo)系(如管壁)，順流的超聲波的傳播速度將大于逆流的傳播速度。為實(shí)現(xiàn)流量（流速）測(cè)量，首先需要有一個(gè)發(fā)射超聲波的換能器（俗稱(chēng)超聲波探頭），通常采用石英等材料制成的壓電元件作為換能器。發(fā)射超聲波時(shí)利用負(fù)壓電效應(yīng)，即利用高頻電脈沖的作用，使壓電晶體高頻振動(dòng)，從而發(fā)出脈沖變化的高頻壓力波（即超聲波）。超聲波以某一角度射入流體中傳播，然后由裝在管道對(duì)面的接收換能器接收。接收換能器則利用正壓電效應(yīng)，將高頻壓力波又轉(zhuǎn)換高頻的電脈沖信號(hào)。

可以輪流交替地利用同一個(gè)換能器發(fā)射高頻、短時(shí)的脈沖壓力波，又用來(lái)接收對(duì)面換能器發(fā)來(lái)的脈沖壓力波。可以用一組換能器兼做超聲波的收、發(fā)用。由于人耳聽(tīng)到聲音的上限頻率是20 kHz，而此種流量計(jì)所收、發(fā)的壓力波的頻率是0.5～10 MHz（典型頻率是1 MHz）,屬于超聲波范疇，超聲波流量計(jì)因此得名。

2.2 分類(lèi)

按原理分：時(shí)差法（目前最常采用此法）；頻差法（聲環(huán)法）；相位差法；多普勒法（目前最常采用此法）；相關(guān)法；射束位移；渦街法。

按探頭（換能器）安裝方式分：外縛式；插入式（即濕式），其中又分為帶測(cè)量管段和不帶測(cè)量管段。按聲道數(shù)目劃分：?jiǎn)温暤溃欢嗦暤溃?～8聲道）。按性能分：標(biāo)準(zhǔn)型；固定式；便攜式；低溫防水型；其他。

2.3 測(cè)量原理

超聲波流量計(jì)常用的測(cè)量方法為傳播速度差法、多普勒法等。傳播速度差法又包括直接時(shí)差法、相差法和頻差法。其基本原理都是測(cè)量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r(shí)速度之差來(lái)反映流體的流速，從而測(cè)出流量；多普勒法的基本原理則是應(yīng)用聲波中的多普勒效應(yīng)測(cè)得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來(lái)反映流體的流速?gòu)亩贸隽髁俊＿@里簡(jiǎn)單介紹常用的兩種方法的測(cè)量原理。

2.3.1 時(shí)差法測(cè)量原理

時(shí)差法測(cè)量流體流量的原理如圖1所示。它利用聲波在流體中傳播時(shí)因流體流動(dòng)方向不同而傳播速度不同的特點(diǎn),測(cè)量它的順流傳播時(shí)間t1和逆流傳播時(shí)間t2的差值,從而計(jì)算流體流動(dòng)的速度和流量。

圖1 超聲波流量計(jì)測(cè)流原理圖

設(shè)靜止流體中聲速為c，流體流動(dòng)速度為v，把一組換能器P1、P2與管渠軸線(xiàn)安裝成θ角，換能器的距離為L(zhǎng)。從P1到P2順流發(fā)射時(shí)，聲波傳播時(shí)間

從P2到P1逆流發(fā)射時(shí)，聲波的傳播時(shí)間

一般c>>v，則時(shí)差

根據(jù)上式可求出速度v

2.3.2 多普勒法測(cè)量原理

多普勒法測(cè)量原理如圖2所示。它是依據(jù)聲波中的多普勒效應(yīng)，檢測(cè)其多普勒頻率差。超聲波發(fā)生器為一固定聲源，隨流體以同速度運(yùn)動(dòng)的固體顆粒與聲源有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，該固體顆粒可把入射的超聲波反射回接收器。入射聲波與反射聲波之間的頻率差就是由于流體中固體顆粒運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的聲波多普勒頻移。由于這個(gè)頻率差正比于流體流速，所以通過(guò)測(cè)量頻率差就可以求得流速，進(jìn)而可以得到流體流量。

圖2 多普勒超聲波流量計(jì)測(cè)流原理圖

當(dāng)隨流體以速度v運(yùn)動(dòng)的顆粒流向聲波發(fā)生器時(shí)，顆粒接收到的聲波頻率

當(dāng)該顆粒將f1頻率的聲波反射睡去，則接收器接收到的是f2頻率的聲波

因此，聲波接收器和發(fā)生器間的多普勒頻移

以上各式中：θ為聲波方向與流體流速v之間的夾角，f0為聲源的初始聲波頻率，c為聲源在介質(zhì)中的傳播速度。若c>>vcos θ則

以上是按單個(gè)顆粒考慮時(shí)，測(cè)得的流體流速和流量。但對(duì)于實(shí)際含有大量粒群的水流，則應(yīng)對(duì)所有頻移信號(hào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。超聲波多普勒流量計(jì)的換能器通常采用收發(fā)一體結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖3。換能器接收到的反射信號(hào)只能是發(fā)生器和接收器的兩個(gè)指向性波束重疊區(qū)域內(nèi)顆粒的反射波，這個(gè)重疊區(qū)域稱(chēng)為多普勒信號(hào)的信息窗。換能器所收到的信號(hào)就是由信息窗中所有流動(dòng)懸浮顆粒的反射波的疊加，即信息窗內(nèi)多普勒頻移為反射波疊加的平均值。

平均多普勒頻移Δ-f可以表示為：

式中：Δf為信息窗內(nèi)所有反射粒子的多普勒頻移的平均值；ΣNi為產(chǎn)生多普勒頻移Δfi的粒子數(shù)；Δfi為任一個(gè)懸浮粒子產(chǎn)生的多普勒頻移。

由上可知，該流量計(jì)測(cè)得的多普勒頻移信號(hào)僅反映了信息窗區(qū)域內(nèi)的流體速度，因此要求信息窗應(yīng)位于管渠內(nèi)接近平均流速的部位，才能使其測(cè)量值反映管渠內(nèi)流體的平均流速。

圖3 多普勒超聲波流量計(jì)測(cè)流回路圖

3 超聲波流量計(jì)的技術(shù)特性及與其它流量計(jì)比較

3.1 超聲波流量計(jì)的主要特性

1）對(duì)無(wú)損安裝（外縛式）流量計(jì)：無(wú)損安裝；不破壞設(shè)備，可在被測(cè)工藝管道連續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下測(cè)量；從根本上杜絕被測(cè)介質(zhì)對(duì)測(cè)量部分的腐蝕；可作為工具儀表，隨意移動(dòng)選擇測(cè)點(diǎn)對(duì)流量進(jìn)行判定；滿(mǎn)足測(cè)量管徑15～6 000 mm，大管徑無(wú)需特殊加工，一臺(tái)表可任意測(cè)量各種管徑的流量；基本免除維護(hù)。

2）可實(shí)現(xiàn)正反雙向計(jì)量，并可計(jì)算顯示凈累積值。

3）精度優(yōu)于1%，通常在0.5%～1%之間，工況理想時(shí)可達(dá)0.3%。

4）量程比最大，基本無(wú)上限。

5）可作熱量計(jì)用。

6）小信號(hào)切除值最小可達(dá)0.03%。

7）多種信號(hào)輸出和多路信號(hào)輸入，同窗顯示多種參量，一表多用。

8）測(cè)量時(shí)對(duì)直管路要求相對(duì)寬松。

9）使用操作簡(jiǎn)單，所有參量輸入以及數(shù)據(jù)修整均為面板寫(xiě)讀方式。

10）測(cè)量管道適用范圍可用于一切密致材質(zhì)管道。

在以上諸多特性中除第2、3、8、10項(xiàng)外，其它特性均為超聲波流量計(jì)所獨(dú)有的特點(diǎn)或其它傳統(tǒng)流量計(jì)所不能達(dá)到的性能范圍。

3.2 與其它流量計(jì)的性能比較

超聲波流量計(jì)（外縛式）與幾種常用流量計(jì)的性能比較見(jiàn)表1。

對(duì)超聲波流量計(jì)特性說(shuō)明如下：

1）無(wú)損安裝（外縛式）超聲波流量計(jì)的測(cè)量，根據(jù)換能器的安裝方式可分為 “外縛式”“插入式”和“管段式”三種形式。而“外縛式”安裝是目前其它流量計(jì)所無(wú)法做到的獨(dú)有的測(cè)量方式。

a.不會(huì)產(chǎn)生壓力損失。常用的各種壓差式流量計(jì)靠截流取壓差，再由變送器將壓差轉(zhuǎn)換成電信號(hào)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量，會(huì)產(chǎn)生壓力損失，運(yùn)行成本高。而用超聲波流量計(jì)的“外縛式”安裝，則不會(huì)產(chǎn)生壓力損失，運(yùn)行成本大大降低。

b.安裝時(shí)無(wú)需破壞管道，可在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)測(cè)量。其它流量計(jì)無(wú)論是管段式或是插入式則需要在管道上開(kāi)孔，或截管法蘭連接，或停運(yùn)安裝，而超聲波流量計(jì)外縛即可，安裝成本大大降低。

c.由于“外縛式”測(cè)量為非接觸式測(cè)量，測(cè)量時(shí)探頭夾縛在管道外側(cè)，與被測(cè)介質(zhì)不接觸，沒(méi)有防腐處理的要求。其它流量計(jì)均要考慮如何處理解決防腐問(wèn)題，且工藝上對(duì)防腐要求愈高，儀表對(duì)接介材質(zhì)的選材等級(jí)愈高，其造價(jià)亦愈昂貴。而超聲波流量計(jì)在此情況時(shí)價(jià)格不變，優(yōu)勢(shì)明顯。

表1 超聲波流量計(jì)（外縛式）與幾種常用流量計(jì)的性能比較

d.可作為工具儀表，隨意對(duì)各流量測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量、對(duì)比和判定。在運(yùn)行工況時(shí)，時(shí)常會(huì)需要隨時(shí)對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的流量進(jìn)行比對(duì)或判定，或臨時(shí)需要某一點(diǎn)的流量值，這時(shí)用其它儀表測(cè)量需要停運(yùn)或到處開(kāi)孔，顯然是不可能做到，這時(shí)只有超聲波流量計(jì)可以滿(mǎn)足要求。

e.測(cè)量適用的管徑范圍寬。可在15～6 000 mm的管徑范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)量而無(wú)需特殊加工。在管徑足夠大時(shí)，其它流量計(jì)均會(huì)受到機(jī)械加工或運(yùn)輸?shù)南拗贫鵁o(wú)法滿(mǎn)足測(cè)量要求，這時(shí)只有用超聲波流量計(jì)才可解決，而且一臺(tái)表可任意測(cè)量各種管徑，而其它管段式儀表一臺(tái)表只能針對(duì)性地測(cè)量一種管徑的流量。

f.無(wú)定期調(diào)校和定期拆洗等要求。由于儀表不與被測(cè)介質(zhì)接觸，故而無(wú)需進(jìn)行定期拆洗，同時(shí)整個(gè)測(cè)量過(guò)程中均為電子信號(hào)，沒(méi)有機(jī)械量-電量的轉(zhuǎn)換變送環(huán)節(jié)，因此亦無(wú)需定期進(jìn)行機(jī)械零點(diǎn)和滿(mǎn)量程的調(diào)校，定期排污等維護(hù)工作，大大降低儀表的運(yùn)行維護(hù)成本。

2）可實(shí)現(xiàn)正反雙向計(jì)量。由于運(yùn)用時(shí)差原理，流體正反向流動(dòng)時(shí)均可產(chǎn)生速度差，因此儀表可測(cè)量出正向或反向流體的瞬時(shí)和累積流量并可計(jì)算出凈累積流量。大大拓寬了工藝生產(chǎn)對(duì)測(cè)量的要求，而其它大部分流量計(jì)只能測(cè)量單一方向的流量。

3）超聲波流量計(jì)的精度為優(yōu)于1%。一般情況下根據(jù)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)工況的不同，其精度在0.5%～1%之間，理想工況下可達(dá)0.3%。這一精度在目前各種測(cè)流設(shè)備中屬高精度儀表，目前只有質(zhì)量流量計(jì)和電磁流量計(jì)可達(dá)這一精度。

4）量程比大，基本無(wú)上限。除超聲波流量計(jì)外，

目前其它任何流量計(jì)均存在一個(gè)受限于測(cè)量范圍亦即量程比的問(wèn)題，對(duì)于足夠?qū)挼牧砍谭秶荒芊侄螠y(cè)量。

5）可作熱量計(jì)用。在測(cè)量流量時(shí)，將被測(cè)回路去、回溫度的電流信號(hào)輸入至流量計(jì)，即可直接積算并顯示流體回路的熱量值。

6）小信號(hào)切除值極低，最小可達(dá)0.03%。這是其它傳統(tǒng)流量計(jì)所不能做到的。所有測(cè)流設(shè)備均有一個(gè)測(cè)量死角的問(wèn)題，尤其在小流量測(cè)量時(shí)，小信號(hào)（即小流量測(cè)量）切除值越低，說(shuō)明儀表的靈敏度越高，這方面超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)顯著。

7）多種信號(hào)輸出和多路信號(hào)輸入顯示。儀表具有模擬電流4～20 mADC輸出，數(shù)字通訊信號(hào)（RS-232串行接口）輸出，模擬開(kāi)關(guān)量輸出，頻率信號(hào)輸出。同時(shí)還有接收多路信號(hào)輸入的端口，可同窗顯示溫度、壓力等參量，一表多用，可省用多個(gè)顯示表。

8）對(duì)被測(cè)管道材質(zhì)適用范圍廣。可用于一切密致材質(zhì)的管道，并允許有內(nèi)襯。

9）使用操作簡(jiǎn)單，所有參量輸入以及數(shù)據(jù)修整均可實(shí)現(xiàn)以面板寫(xiě)讀方式完成。

10）對(duì)直管段的要求較寬松。一般流量計(jì)，尤其是差壓式流量計(jì)在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)均有直管的要求，以確保穩(wěn)流，使測(cè)量結(jié)果盡可能接近真實(shí)值。通常會(huì)嚴(yán)格要求測(cè)點(diǎn)前10D后5D（“D”指被測(cè)管徑）。而超聲波流量計(jì)對(duì)此則較寬松，測(cè)點(diǎn)的前7D后3D即可，甚至更小，測(cè)量點(diǎn)選擇范圍更寬。這樣測(cè)量時(shí)會(huì)更加方便，減少測(cè)量時(shí)的安裝難度。

當(dāng)然，超聲波測(cè)流也有其局限性。目前常用的超聲波流量計(jì)還只能測(cè)量液體（而測(cè)量氣體的超聲波流量計(jì)目前造價(jià)昂貴，未能普及）。另外，由于受材料科學(xué)發(fā)展的制約，目前的超聲波流量計(jì)尚不能測(cè)量高溫介質(zhì)，最高可測(cè)量的介質(zhì)溫度在150℃以?xún)?nèi)。

3.3 與其它流量計(jì)的價(jià)格比較

目前電廠對(duì)于流量測(cè)量手段除超聲波外，主要采用差壓式流量計(jì)、渦銜流量計(jì)、電磁流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等。

由于歷史原因，應(yīng)用最廣的是差壓式流量計(jì)。差壓式流量計(jì)一般由四個(gè)單元組成，一次單元（節(jié)流裝置），導(dǎo)壓系統(tǒng)，變送單元和顯示單元。其中一次單元—節(jié)流裝置由于節(jié)流方式得不同而種類(lèi)繁多，根據(jù)不同工況的要求，主要有標(biāo)準(zhǔn)孔板、V錐、楔式、阿牛巴、威力巴、雙曲線(xiàn)、文丘理管等方式。節(jié)流裝置的價(jià)格與被測(cè)管徑的大小、取樣方式及防腐材質(zhì)有關(guān)，通常管徑越大防腐要求越高其價(jià)格也越高，另外變送單元主要是變送器，常用的EMERSON ROSEMOUNT 3051和3095差壓變送器，材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti價(jià)格一般在0.6～0.9萬(wàn)元，材質(zhì)為316L或其它更高時(shí)價(jià)格在1～1.8萬(wàn)元之間。導(dǎo)壓系統(tǒng)是指導(dǎo)壓管材、一次閥門(mén)、二次閥門(mén)、排污閥門(mén)及平衡閥門(mén)組成，一套價(jià)格一般為0.15萬(wàn)元左右。顯示單元一般采用流量開(kāi)方積算顯示儀，價(jià)格一般在0.15萬(wàn)左右。以一般防腐要求，管徑為常用的DN200為例。一個(gè)完整測(cè)量系統(tǒng)價(jià)格一般在1.5～1.9萬(wàn)元。若在測(cè)量循環(huán)水管道等大管徑時(shí)，價(jià)格隨之上升，應(yīng)在2萬(wàn)元以上。超大管徑時(shí)則無(wú)法實(shí)際測(cè)量。由于其測(cè)量精度為1.5級(jí)，故在對(duì)測(cè)量精度要求較高時(shí)亦不可用。另外安裝時(shí)管道必須停運(yùn)，須要?jiǎng)佑脵C(jī)務(wù)和配合防腐處理，投運(yùn)后需要定期對(duì)導(dǎo)壓管路進(jìn)行排污，定期對(duì)變送器進(jìn)行調(diào)校等維護(hù)工作，這樣整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)除了設(shè)備費(fèi)用外還需增加安裝費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

渦銜流量計(jì)為法蘭連接，無(wú)需導(dǎo)壓管路，其價(jià)格隨被測(cè)管徑大小而改變。在DN200時(shí)價(jià)格在1.2萬(wàn)元左右，防腐要求高時(shí)，價(jià)格更高。但由于其測(cè)量流體漩渦頻率原理的要求，在現(xiàn)場(chǎng)有振動(dòng)時(shí)不可用。超大管徑時(shí)也不可用。另外測(cè)量精度和靈敏度較低，在對(duì)此項(xiàng)要求較高時(shí)亦不可用。

在上世紀(jì)80至90年代，尤其90年代中后期，一種精度更高的儀表—電磁流量計(jì)在各電廠中開(kāi)始逐步廣泛使用。其測(cè)量工況適用性和測(cè)量精度大體與超聲波流量計(jì)相當(dāng)，測(cè)量精度標(biāo)稱(chēng)0.5級(jí)，實(shí)際測(cè)量精度在0.5%～1%之間，高于此前常用的其它傳統(tǒng)流量計(jì)。靈敏度也較高。由于其安裝方式也是法蘭連接，故此其價(jià)格也是隨管徑的增大而增加。目前常用的德國(guó)E+H、科隆、日本橫河等公司產(chǎn)品均價(jià)格不菲。以DN200管徑為例，價(jià)格一般在3萬(wàn)元左右，但被測(cè)管徑為DN400或DN600時(shí)，價(jià)格高達(dá)5～7萬(wàn)元。在對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量時(shí)，價(jià)格也要相應(yīng)增加。還有由于電磁流量計(jì)是以流體通過(guò)儀表時(shí)的磁通量變化的原理進(jìn)行測(cè)量，因此只能測(cè)量導(dǎo)電的液體介質(zhì)，在管徑過(guò)大時(shí)和非導(dǎo)電介質(zhì)時(shí)（如水處理的純水環(huán)節(jié),油量等）則不可用。

質(zhì)量流量計(jì)精度高、適用范圍廣、靈敏度和穩(wěn)定性均十分理想，但價(jià)格昂貴，一般只在特殊場(chǎng)合少量使用（如電廠點(diǎn)火油路的油量）。以電廠點(diǎn)火油管路測(cè)量為例。一般管徑在DN50～DN80之間。德國(guó)ROTAMASS，美國(guó)ROSEMOUNT等公司的科里奧利式質(zhì)量流量計(jì)，價(jià)格均在10萬(wàn)元以上。

超聲波流量計(jì)在市場(chǎng)上的出現(xiàn)是在上世紀(jì)90年代，各電廠也是于90年代中后期開(kāi)始陸續(xù)裝備，其性能優(yōu)越，使用效果良好。只是由于價(jià)格較貴，早期只是少量裝備便攜式流量計(jì)，用作流量判定的工具儀器。隨著技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)的成熟，超聲波流量計(jì)的價(jià)格越來(lái)越趨于合理，加之電廠對(duì)測(cè)量效果要求的不斷提高，超聲波流量計(jì)相對(duì)其它流量計(jì)的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯。尤其進(jìn)入本世紀(jì)后，電廠在選擇測(cè)流方式時(shí)尤其對(duì)超聲波特別關(guān)注，開(kāi)始大量裝備超聲波流量計(jì)。目前常用的進(jìn)口品牌有美國(guó)麗聲POLYSONLCS DCT7088系列，迪納聲DYNASONIS ERIES901系列，日本橫河，英國(guó)MICRONES,韓國(guó)PUISE PLS-780系列等，便攜式（工具表）一般價(jià)格在5～7萬(wàn)元之間，固定式價(jià)格一般在3～5萬(wàn)元之間。價(jià)格最便宜的屬韓國(guó)PUISE公司生產(chǎn)的PLS-780系列，這一系列是韓國(guó)PULSE公司專(zhuān)門(mén)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，便攜式價(jià)格為3.2萬(wàn)元左右，固定式為2.5萬(wàn)左右。

由上述比較可見(jiàn)，在被測(cè)管徑大、防腐要求高等場(chǎng)合，考慮安裝和維護(hù)費(fèi)用，超聲波流量計(jì)較其它流量計(jì)也具備明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

4 超聲波流量計(jì)在電廠中的應(yīng)用實(shí)例

由于超聲波流量計(jì)較其它流量計(jì)的技術(shù)特性?xún)?yōu)勢(shì)，在電廠流量測(cè)量中越來(lái)越受到關(guān)注，并開(kāi)始大量應(yīng)用。下面列舉幾個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例。

越南IAGIAIⅢ水電站，水輪機(jī)組循環(huán)水需要對(duì)流量測(cè)量，由于管徑超大，分別是DN3000、DN6000，通過(guò)對(duì)各種流量計(jì)充分論證后，最終確認(rèn)只有用超聲波流量計(jì)可行，后選用超聲波流量計(jì)解決了問(wèn)題。

華電鄒縣發(fā)電廠6號(hào)爐補(bǔ)給水，原管路上所裝渦銜流量計(jì)損壞，更換時(shí)不能停運(yùn)，選擇超聲波流量計(jì)便輕松方便地解決了問(wèn)題。

華能白楊河電廠凝結(jié)水管道上已安裝了渦銜流量計(jì)，由于工藝變更，要求取得對(duì)小流量更為精確的測(cè)量值，渦銜流量計(jì)的小信號(hào)切除值高，因此在不停產(chǎn)狀態(tài)下新裝了超聲波流量計(jì)滿(mǎn)足了這一要求。

2003年以前，華能白楊河電廠補(bǔ)給水一直用差壓式流量計(jì)進(jìn)行單一方向測(cè)量，外購(gòu)水以此為結(jié)算標(biāo)準(zhǔn)，在安裝超聲波流量計(jì)后，發(fā)現(xiàn)儀表顯示有負(fù)流量現(xiàn)象 （經(jīng)查找，發(fā)現(xiàn)水網(wǎng)回路確有回流現(xiàn)象），其凈累積值遠(yuǎn)沒(méi)有以前的測(cè)量值那么大，為此給電廠節(jié)省了一大部分購(gòu)水費(fèi)用。

2008年，魯能運(yùn)河發(fā)電廠要增加對(duì)點(diǎn)火油回路的油量進(jìn)行測(cè)量，此前所用的流量計(jì)為質(zhì)量流量計(jì)，價(jià)格均在8～10萬(wàn)元，不但昂貴，而且交貨周期很長(zhǎng)，且安裝亦不方便。后選用韓國(guó)PUISE公司PLS-780F系列外夾式超聲波流量計(jì)，只花費(fèi)了2萬(wàn)多元便解決了問(wèn)題，而且使用效果理想。

華電漯河發(fā)電廠，水處理測(cè)流時(shí)選用了部分電磁流量計(jì)，安裝前一部分管道已整體做好了防腐內(nèi)襯，管段式的電磁流量計(jì)安裝時(shí)必然要破壞管道的防腐層，安裝后再進(jìn)行整體防腐處理，不但加工難度很大，而且成本也大幅度增加，改用超聲波流量計(jì)順利地解決了問(wèn)題，未增加設(shè)備和安裝費(fèi)用。另外由于電磁流量計(jì)只能測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)，對(duì)純水的測(cè)量部分也改用了超聲波流量計(jì)，均達(dá)到了理想的效果。

5 結(jié)束語(yǔ)

超聲波流量計(jì)也有其局限性，目前還只能測(cè)量常溫下的液體。因此在電廠測(cè)流的應(yīng)用中主要還是在水系統(tǒng)和點(diǎn)火油系統(tǒng)上。但相信隨著材料科學(xué)以及其它相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，超聲波流量計(jì)以其優(yōu)越的綜合性能，應(yīng)用范圍和前途將更加廣闊。

目前，越來(lái)越多的電廠在測(cè)流時(shí)將超聲波流量計(jì)作為主要儀表之一。特別是在大管徑液體流量測(cè)量、防被測(cè)介質(zhì)腐蝕要求高、小流量測(cè)量、受直管段限制等場(chǎng)合，外縛式超聲波流量計(jì)已成為首選。安裝使用方便和免維護(hù)，使用壽命長(zhǎng)等一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，受到電廠基層運(yùn)行和檢修人員的歡迎。