流量计的结构与工作原理
流量计是能量表重要的组成部分。
流量计主要由流量计表体、换能器及其安装部件、信号处理单元和(或)流量计算机组成。
流量计以测量声波在流动介质中传播的时间与流量的关系为原理。通常认为声波在流体中的实际传播速度是由介质静止状态下声波的传播速度和流体轴向平均流速在声波传播方向上的分量组成。
工作原理:当超声波在流体中传播时,声波传送速度信息将加载**体的速度信息,因为这两种信号的叠加,就使声波在顺流和逆流时的传播速度不相等,因此通过测量这两种不同的速度信息,经过计算可得出流体的流速,然后再换算成流量,从而实现了流量的测量。
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超声波流量计有哪些优点?探索不一样的流量计!
在工业生产中,流量计有容积式流量计、压差式流量计、浮子流量计、涡轮流量计、超声波流量计、电磁流量计等多种类型。那么,你知道超声波流量计有哪些优点吗?你了解超声波流量计怎么使用吗?下面一起来看一下吧!
超声波流量计有哪些优点——测量方式与度
相较于其它类型流量计仪表,超声波的流量计的优势是比较明显的。先,它是一种非接触式仪表,几乎不受被测介质各种参数的干扰,可以应对强腐蚀性、非导电性、及易燃易爆介质的流量测量问题。不仅可以用来测量相对大管径的介质流量,也可以用来测量一些不易接触和观察的介质。
其次,超声波流量计的测量度很高。比如说,超声波流量计可采用管段式小管径测量方式,经济又方便;同时也搭能够载信号数字化处理技术,曾强强流量计抗干扰能力,以达到较加的测量目的。
超声波流量计有哪些优点——可靠性与便捷性
在实际的生产建设中,越来越多的企业和单位倾向于选择超声波流量计来进行测量流量。除了其不同于其他流量计的测量方式与高的测量度,超声波流量计的可靠性和便捷性也是许多企业单位的考量之一。
我司出品的超声波流量计的内部结构中无机械传动部件,电路较优化,集成度很高,功耗也比较低,不容易损坏,不用费心维护,使用寿命比较长,可靠性很高。再者,我司的超声波流量计有两种操作模式可选,可任意选择和切换智能化标准信号输出与多种二次信号输出操作较便捷。
超声波流量计怎么使用——生产建设中的实际应用
超声波流量计主要应用在各种不同的工业现场中液体流量或者热量的在线标定以及巡检测量。一般来说,超声波流量计可分为固定式和便携式两种,固定式的超声波流量计安装简单,维护成本低,适合日常监测;而便携式的则更多用于巡检测量。
当然,超声波流量计也能够对现场数据进行打印,也可加配SD卡,对测量数据进行存储,方便日后上传数据、统计、分析等。有需要的话还可以加配温度传感器(可选择外贴式),实现热(冷)量计量功能和对热(冷)量进行实时检测。
超声波流量计怎么使用——可应用覆盖多行业领域
在实际的生产建设中,超声波流量计的应用领域非常广泛,例如石油化工、水利和水资源建设、造纸、船体制造业、食品和、节能监测、冶金等领域。
影响超声波流量计(热量表)测量精度的主要因素
1、上下游直管段的影响
由于时差式超声波流量计标定系数K值是雷诺数函数,所以当流体从层流过渡到紊流时,其流速分布不均匀,标定系数K值将产生较大的变化,从而影响测量准确度。根据设计要求换能器应安装在上游直管段为10倍管径、下游直管段5倍管径的位置,对于上游存在泵、阀等设备时,需要按照“距离紊流、震动、热源、噪声和射线源越远越好”的要求做,换能器应安装在上游直管段30倍管径以上的位置。直管段长度是保证时差式超声波流量计测量准确度的重要因素之一。
2、安装管道参数设置的影响
根据时差式超声波流量计流量计量公式qv=(π/4)D2v,(qv瞬时流量,D管道直径,V流体流速m/s)当管道材质及尺寸设置与实际管道尺寸不符时,将使理论管道流通截面积与实际管道流通截面积产生误差,导致计算结果不准确。换能器的安装距离是根据流体性质、管道材质、内外管径、安装方式等参数综合运算的结果。据有关资料介绍,如果管道内径误差±1%,则引起约±3%的流量误差。如果安装距离误差±1 mm将产生±1.5%以内的流量误差。由此可见,只有正确设置管道参数,换能器才能安装正确。因此,管道参数设置的准确性直接影响着时差式超声波流量计测量准确度。
3、换能器安装的影响
时差法超声波流量计测量器件换能器声波的传输分为直线式和反射式,反射式按安装方式又有V式、Z式、W式,可根据管径、所测流体性质,有无管衬以及现场安装条件进行选择。另外换能器必须安装在与管线正切的方向,否则会影响声波的**和接收,进而影响时差法超声波流量计的测量准确度。
4、被测流体含气量的影响
不溶气体具有非常低的声阻抗,可能造成声束分散,含气量大时,将减弱声波信号强度,因此被测流体含气量对超声波流量计测量数据有很大影响。在实际供热生产中,所有热量表安装的外部条件匀已很好地满足设计要求,但当锅炉出水温度**80℃时,热量表工作正常,当锅炉出水温度**80℃时,管道内会有细小的气泡产生,在闭环的锅炉系统中,这些气泡使终裹挟在流体里,从而影响时差法超声波流量计测量准确度,造成热量值的误差,影响热量调节工作。
要想消除这些气泡,可以在锅炉出口安装一个大于出口管径的聚气装置,加长流量计上游的直管段距离,还可以采取安装紊流装置的设施,以减少和消除被测介质内的含气量,保证热量表的测量准确性。
5、耦合剂的影响
为了保证换能器能够与管道充分接触,安装换能器时需要在管道表面均匀地涂一层耦合剂,一般厚度为1mm,并将耦合剂内的气泡和颗粒挤出去,换能器的**面应紧密地贴在管壁上。
锅炉出口温度在冬节生产时往往会在100℃~110℃,安装在锅炉出口的时差法超声波流量计如果使用普通的耦合计在短时间内便会失效,从而影响时差法超声波流量计的测量准确度,因此,必须选用特制的耐高温耦合剂。
在供热管线上的时差法超声波流量计,往往会安装在仪表井内,安装环境潮湿,有时会被水淹,一般的普通耦合剂不具备防水性质会很快失效,影响时差法超声波流量计的测量准确度,必须选用具有防水性的耦合剂。
耦合剂有使用有效期,根据性质、不同有效期也不尽相同,一般为12个月,因此,为了保证测量准确度,每12个月应重新更换耦合剂,重新安装换能器。
6、温度传感器的影响
根据超声波热量表的工作原理可知,热量表是由流量计、积算仪和一对温度传感器组成,为了保证热量表的测量精度,时差法超声波热量表中的温度传感器往往采用分度值较为精细的PT1000,并且是成对配置的,一支安装在供水管道上标记为红色,另一支安装在回水管道上标记为蓝色。
温度传感器不宜安装在管道的较高位置上(可能充不满液体);要确保温度传感器的插入深度,应使温度传感器位于管道中心偏下的位置。当温度传感器与流量传感器处于同一管路上时,温度传感器应安装在流量计下游5倍管径或较远的位置,以避免因安装位置产生的气泡和乱流影响流量计的测量准确度。
温度传感器的安装位置还与被测目标有一定的关系,在以锅炉为热源的零次网循环系统中,如果把零次网热交换器作为热量测量目标,2支温度传感器应分别安装在零次网换热器的和出口管路上,这样可以减少锅炉到零次网换热器之间的热传输误差,从而测得零次网换热器的真实用热量。
在锅炉作为热源的供热循环系统中,把锅炉的产热量作为测量目标时,2支温度传感器应分别安装在锅炉的出口管路和管路上。在热量的计算中,不论是采用焓差法还是热系数法,供回水温度温差都对其有较大的影响,热量表的温度传感器是成对配置的,当2支温度传感器的测量误差向不同方向偏移或产生不同步偏移时,会加大温度测量误差,从而影响到热量的测量准确性。温度传感器根据使用性质一般检定周期为1~2年,作为锅炉热量表的温度传感器,可每年检定一次,以减少由于温度传感器的测量误差带来的热量表系统测量误差。
超声波热量表流量计量原理图
1、热量计算原理
热量计算是热量表的一项主要性能指标,整个过程存在较多影响因素,大致归纳为热量系数k、进出口的水温差∆T、管道直径d以及流过热量表的流量F等。所以在测量释放和吸收的热量Q时,要综合考虑多方面因素,并在此基础上根据相应的运算公式求取结果。
嘉可超声波热量表流量计
2、超声波流量计量原理
超声波热能表在流量测量中,采取的是间接测量法。根据超声波换能器安放位置不同,热能表呈现出的整体结构也有不同类型,其中以反射式结构为常见。反射式结构在具体应用过程中,如果没有出现因为水流方向改变而产生的测量精度问题,管道内的水流就会呈现出与超声波传递相同的方向,从而有效避免误差问题。除此之外,超声波传递存在距离长、耗时长的特点,能够为时差法的顺利开展提供充足的条件,也可以在大程度上保证测量精度满足要求,流量计量原理图如图1所示。
在图1中,d和l分别表示测量管道直径和两个换能器之间的直线距离,s、v、c分别表示换能器与反射柱之间的距离、水流速率以及超声波传播速率。在流量计量过程中,时间差作为对计量结果影响的因素,应足够重视。这里所涉及的时间差主要是指顺流与逆流传播之间的差值。
3、温度计量原理
在对超声波热量表的温度计量原理进行设计时,为了实现降低耗能、提高精度这一目标,设计人员采用了基于STM32L152和TDC-GP22的超声波热量表。此类热量表在计量温度时,测量的依据主要为电容与电阻之间进行放电所需的时间。在实际操作过程中,电容会根据具体的计量需求来对Pt1000和参考电阻进行分别放电,显著提升铂电阻温度传感器的测量精度。与此同时,温度计量过程中还选用了精度高的TDC时间数字转换能,准确记录放电时间,确保其度满足测量需求,从而**温度测量结果具有参考性。
杭州米科传感技术有限公司(简称米科传感)是一家专业从事A.S(自动化传感技术)方向研发、生产及销售服务为主的。近年来,依托于国内外的技术与创新能力,公司在各领域不断突破创新。公司发展至今已形成完备的全系列过程自动化仪器仪表生产线,为各领域客户提供了包括流量计、压力变送器、温度传感器、水质分析仪、无纸记录仪在内的一系列过程自动化仪表。