超聲波流量計的使用與維護

高小兵 馬宇林

【摘 要】超聲波流量計屬于現(xiàn)場儀表，利用超聲波技術(shù)，能夠隔著厚重的金屬管道測量管道內(nèi)部流體的流速，由于超聲波流量計是在管道外部進行測量，因此無需接觸到管道內(nèi)的物質(zhì)，測量時比較安全、便捷。本文就超聲波流量計的使用與維護展開系統(tǒng)的分析。

【關(guān)鍵詞】超聲波流量計；使用；維護

工業(yè)生產(chǎn)過程中經(jīng)常會用到流量計，不同的工業(yè)介質(zhì)所需的流量計不同，因此流量計的種類繁多。超聲波流量計利用超聲波脈沖測量流體的流量，具有一定的優(yōu)勢。天元化工本著“運用自主知識產(chǎn)權(quán)優(yōu)勢，以中溫煤焦油輕質(zhì)化為主導(dǎo)，不斷延伸煤炭及煤焦油深加工的產(chǎn)業(yè)鏈條，開創(chuàng)中國能源煤化工行業(yè)的新紀元，回報社會，回報投資人，回報員工”的發(fā)展目標，由生產(chǎn)型、銷售型企業(yè)全面轉(zhuǎn)型為“技術(shù)驅(qū)動型企業(yè)”。下面我們就從超聲波流量計的工作原理以及使用方法入手，對超聲波流量計的使用與維護展開分析。

一、超聲波流量計的工作原理

外夾式或者管段式超聲波流量儀表是以“速度差法”為原理，測量圓管內(nèi)液體流量的儀表。它采用了先進的多脈沖技術(shù)、信號數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯技術(shù)，使流量儀表更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，計量更方便、經(jīng)濟、準確[1]。產(chǎn)品達到國內(nèi)外先進水平，可廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領(lǐng)域。超聲波流量計的工作原理是時差法測量技術(shù)，流量計分為上游傳感器與下游傳感器兩種，在測量流體的流速時，兩個傳感器同時進行工作，對于流體發(fā)出超聲波脈沖，根據(jù)生活經(jīng)驗我們可知，上游的順流傳感器傳播速度要快于下游傳感器的逆流傳播速度，但是路程是相同的，因此我們可以根據(jù)順流速度與逆流速度的差進行計算，從而得出流體流速。具體流速計算公式為V= ，在此計算公式中θ表示角度，是發(fā)出的超聲波脈沖與管內(nèi)介質(zhì)流體之間的夾角，M為超聲波脈沖在管內(nèi)介質(zhì)流體直線傳播次數(shù)，D為介質(zhì)流體所在管道的直徑，T1為向上傳播時間，T2為逆向傳播時間， 則是順流時間T1與逆向T2之間的時間差[2]。

二、超聲波流量計的使用方法

超聲波流量計在使用有一定的規(guī)范，只有遵循一定的使用規(guī)范，在測量時，得到的數(shù)據(jù)才能夠確保精準性。首先超聲波流量儀上有參數(shù)設(shè)置，在使用前應(yīng)該先對相關(guān)的參數(shù)進行設(shè)置，相關(guān)參數(shù)有測量流體的管道壁直徑、厚度、摩擦系數(shù)等，將這些數(shù)據(jù)輸入到流量計中，在計算時才能夠降低誤差。其次在流速的計算中，不同物體的測量是不同的，因此我們應(yīng)該先明確管道內(nèi)流體的性質(zhì)，比如水、油、膠體等，然后在超聲波流量計的設(shè)置頁面進行選擇。第三是需要對流量的最大值與最小值進行設(shè)定，確保在測量時有一個具體的測量范圍，增加測量結(jié)果的精確性。此外在測量前，需要保證管內(nèi)的液體屬于同一種干凈的物質(zhì)，并且液體能夠充滿整個管內(nèi)，測量的地點應(yīng)該屬于水平位置，確保測量的管道沒有傾斜等現(xiàn)象。超聲波流量計在使用時對磁場、電場、溫度的有一定的承受范圍，因此應(yīng)該在規(guī)定的范圍內(nèi)進行測量[3]。

在超聲波流量計使用前需要先進行安裝，在流量計中最重要的設(shè)置是傳感器，傳感器的安裝有三種安裝方式，首先是標準安裝方法（V法），相對于其他的安裝方法，標準安裝方式測量的數(shù)據(jù)更加精確，這種安裝方法屬于將上下兩個傳感器安裝在同一側(cè)，主要適用于長管道，管道內(nèi)流體比較純凈的情況下測量。其次是W安裝法，這種方法在安裝時，與標準安裝法相似，傳感器安裝在同一側(cè)，不同的是聲波脈沖需要經(jīng)過三次折射才能傳回，這種安裝方式適用于所測量管道的直徑較小的情況。第三是Z法，這種安裝方式超聲波脈沖直接經(jīng)過液體，無反射等步驟，傳出的信號相對會好一點，這種安裝法適合用于測量的流體中粒子等雜質(zhì)的情況下。

三、超聲波流量計的使用問題與維護

（一）測量表指示不準問題的維護

超聲波壓力流量計在測量時雖然具有安全、便捷的特點，但是有些問題管道測量時，也會出現(xiàn)指示不準確的情況，這種情況產(chǎn)生的主要原因有兩種，其一是測量的管道內(nèi)部雜質(zhì)過多，或者流體未充盈整個管道，致使聲波脈沖在反射時，信號減弱，導(dǎo)致測量表出現(xiàn)指示不準的問題，這種情況就需要換一部分管道進行測量，或者在了解管道情況后，對誤差參數(shù)進行設(shè)置等。另一種情況比如流量波動較大等可能是認為因素造成的，測量人員應(yīng)該嚴格按照要求，儀器的使用標準進行測量，將誤差降到最低。

（二）流量計的維護

流量計的維護主要是檢查與養(yǎng)護表頭是否正常，當管道液體靜止，而且周圍無強磁場干擾、無強烈震動的情況下，表頭顯示為零，此時，自動設(shè)置零點，消除零點漂移，運行時須做小信號切除，通常，流量小于滿程流量的5%，自動切除。超聲波流量計中的參數(shù)可以通過人工進行設(shè)置與調(diào)控，因此表頭中的零點也可通過菜單進行調(diào)整。對于外貼換能器超聲波流量計，安裝以后進行外部檢查，如果檢測過程中并無水壓損失，也無潛在漏水等情況，就能夠說明該流量計基本無其他問題，因此在維護的過程中只需定期檢查換能器、傳感器等部件是否松動，與管道之間的粘合劑是否良好即可。對于插入式超聲波流量計的維護，相對而言復(fù)雜一點，由于插入過程中會有灰或者液體等黏連，因此需要定期清理傳感器探頭上沉積的雜質(zhì)、水垢等，并檢測有無漏水現(xiàn)象。如果是一體式超聲波流量計，要檢查流量計于管道之間的連接是否良好，電子測量儀對溫度、濕度等比較敏感，因此在維護時需要考慮現(xiàn)場溫度和濕度對其他電子部件的影響等。定期維護可以有效的延長超聲波流量計的使用年限，并且確保流量計能夠長期穩(wěn)定的運行[4]。

（三）定期維護標準

關(guān)于超聲波流量計的維護需要安排專門的維護人員進行維護，這樣才能確保流量計的保存等有一個良好的環(huán)境。從目前我國超聲波流量儀的研發(fā)情況來看，該儀器屬于進口儀器，具有價格昂貴的特點，只有做好維護工作，才能有效的延長使用年限，降低企業(yè)在日常經(jīng)營過程中的成本。定期維護需要有專人對流量計的傳感器、探頭、信號接收情況等進行檢查，保持儲存環(huán)境的干凈整潔，避免灰塵較多的情況發(fā)生。超聲波流量計中有電池的安裝，在閑置時，應(yīng)該將電池充滿電，定期檢查電池電量情況，確保流量計能夠處于正常使用的狀態(tài)。最后超聲波流量計的數(shù)據(jù)資料也應(yīng)該保存好，數(shù)據(jù)資料有流量計的說明書、維護記錄、維修記錄、參數(shù)設(shè)定記錄、測量記錄等，這些數(shù)據(jù)信息在以后的工作中能夠起到數(shù)據(jù)分析的作用，因此應(yīng)該保存好。

四、總結(jié)

總而言之，超聲波流量計屬于高精度的測量儀器，定期進行維護，能夠確保儀器使用的精準性，降低儀器損壞的概率。超聲波流量計具有微電流的特性，因此在使用的過程中還需注意防止電磁場等干擾，確保測量結(jié)果的精確。天元化工生產(chǎn)過程中，使用超聲波流量計，在發(fā)展新興清潔替代能源高新技術(shù)探索與推廣的實踐中開辟一條新的途徑，流量計的使用與維護，對國家能源戰(zhàn)略具有重要意義。我們要始終本著精誠團結(jié)、持續(xù)創(chuàng)新、追求卓越、服務(wù)社會的精神開展工作。

【參考文獻】

[1]王銀鎖， 梁引珠. 超聲波流量計的使用與維護[J]. 工業(yè)儀表與自動化裝置， 2017（6）：70-71.

[2]趙育. 超聲波流量計在水庫供水中的應(yīng)用與維護[J]. 吉林水利， 2016（1）：43-44.

[3]于秀麗. 超聲波流量計在工業(yè)生產(chǎn)中的安裝維護及應(yīng)用[J]. 廣東化工， 2017， 44（20）.

[4]阮芬， 馬樹升， 白清俊，等. 超聲波流量計的測流原理及其應(yīng)用研究[J]. 山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）， 2006， 37（1）：99-104.