適合于封閉管道污水流量測(cè)量的超聲波流量計(jì)

1、前言
目前用于污水管道流量計(jì)計(jì)量的儀表主要有電磁流量計(jì)(Electro-magnetic Flowmeter)和超聲波流量計(jì)(Ultrascric Flowmeter，以下簡(jiǎn)稱(chēng)USF)，其中又以USF為大多數(shù)，就超聲波技術(shù)測(cè)量測(cè)流量而言，有用于封閉管道的，也有用于明渠的，而用于明渠的USF，是由流槽或堰配超聲波物(液)位計(jì)組成，就檢測(cè)儀表的類(lèi)別而言，實(shí)質(zhì)上是超聲波液位計(jì)，以下就適合于封閉管道污水流量計(jì)測(cè)量的 USF談點(diǎn)看法。
2、USF的選用
2.1USF的主要優(yōu)點(diǎn)
(1)USF是一種非接觸式流量計(jì)，除具有電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)(無(wú)壓力損失、不干擾流場(chǎng)、能測(cè)量強(qiáng)腐蝕及含雜質(zhì)的介質(zhì))外，還可測(cè)量非導(dǎo)電介質(zhì)的流量，而且不受流體溫度、粘度、密度的影響。
(2)通用性好，同一臺(tái)表可測(cè)不同口徑的管道內(nèi)的介質(zhì)流量。
(3)安裝維修方便，在管道的外測(cè)進(jìn)行夾裝就可測(cè)量管道內(nèi)液體流量。不需要切斷流體，不影響管道內(nèi)流體的正常流通，安裝時(shí)不需要閥門(mén)、法蘭、旁通管等，安裝費(fèi)用低。
(4)特別適用于大口徑管道的流量測(cè)量，由于沒(méi)有壓力損失，節(jié)能效果顯著。
2.2USF儀表的選用
根據(jù)作用原理超聲波流量計(jì)可劃分為兩大類(lèi)：傳播速度差法和多譜勒法，傳播速度差法包含相位差法、時(shí)間差法和聲循環(huán)法等，就實(shí)用性而言，主要是時(shí)間差法和多譜勒法。
2.2.1時(shí)差式流量計(jì)
其原理為如取靜止流體中的聲速為C，流體流動(dòng)的速度為V，當(dāng)聲波的傳播方向與流體的流動(dòng)方向一致(順流方向)時(shí)，其傳播速度為C+V；而當(dāng)聲波的傳播方向與流體流動(dòng)方向相反(逆流方向)時(shí)，其傳播速度為C-V。時(shí)差式流量計(jì)便是通過(guò)安裝在上、下游的發(fā)射器分別發(fā)出的二個(gè)聲波(順、逆流)，計(jì)算出在不同流向閉的傳播時(shí)差，*后便可測(cè)出流體的平均流速。
2.2.2多譜勒流量計(jì)
2.2.2.1原理
多譜勒流量計(jì)通過(guò)過(guò)一個(gè)探頭，向管內(nèi)連續(xù)發(fā)射固定頻率的超聲波，當(dāng)超聲波遇到隨液體流動(dòng)的顆粒或氣泡時(shí)，其反射波頻率會(huì)產(chǎn)生與流速成正比的偏移(Doppler效應(yīng))，另 一個(gè)探頭接收反射渡信號(hào)，微處理器經(jīng)過(guò)頻譜分析后，就可以得到管內(nèi)流體的流量數(shù)據(jù)。如果流體介質(zhì)中無(wú)固體物或氣泡等，則不會(huì)形成多譜勒現(xiàn)象，所以這種流量計(jì)特別適合于測(cè)量污水、原油、重油等介質(zhì)。
2.2.2.2選用
多譜勒流量計(jì)的測(cè)量精度一般為±2％，高的可以達(dá)到±10％，流速測(cè)量范圍一般在0.02～10m/s，線(xiàn)性度為量程的±
0.5％從表面的技術(shù)指標(biāo)看，這種流量計(jì)不如時(shí)差式流量計(jì)，但在用來(lái)測(cè)量高含量氣泡或高含量固體的液體時(shí)，其精度、穩(wěn)定性、可靠性要優(yōu)于時(shí)差式流量計(jì)。
目前，多譜勒流量計(jì)的主要性能有：
(1)由于采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，使流量計(jì)從模擬處理進(jìn)人了全數(shù)字化處理時(shí)代；
(2)可測(cè)的介質(zhì)種類(lèi)多，適合測(cè)量各種器材及古有各種內(nèi)村的管道；
(3)采用數(shù)字濾波和數(shù)字頻譜分析，能自動(dòng)識(shí)剮多譜勒信號(hào)和噪音，增強(qiáng)了多譜勒信號(hào)接收靈敏度和檢測(cè)能力，測(cè)量精度提高，抗干擾能力強(qiáng)；
(4)采用工作于更高能量水平上的大型發(fā)射晶體，流量計(jì)能使聲波更有效地穿過(guò)管壁材質(zhì)，從而產(chǎn)生更強(qiáng)、更準(zhǔn)確的回波信號(hào)，提高儀表的精度、穩(wěn)定性和可靠性；
(5)采用同步調(diào)制和快速付里葉變換技術(shù)測(cè)量和分析多譜勒信號(hào)，使流量計(jì)可測(cè)的流速可低至0.02m/s(以往的多譜勒流量計(jì)在贏(yíng)速低于0.15m/s時(shí)就無(wú)法使用)；
(6)二次儀表功能增強(qiáng)，不僅可顯示多項(xiàng)工藝所需的參數(shù)，還有可編程繼電器可用作泵或閥門(mén)的控制，節(jié)省了投資。
2.3可用于污水管道流量計(jì)測(cè)量的USF
目前國(guó)外USF的制造廠(chǎng)家有60印家以上，主要集中在英、美、日、德等國(guó).已有許多國(guó)外公司的產(chǎn)品進(jìn)人我國(guó)市場(chǎng)，我國(guó)USF的起步較晚，70年代才有一些大學(xué)和研究所研箭開(kāi)發(fā)，現(xiàn)在**大約有十幾家USF的制造廠(chǎng)家，年產(chǎn)量估計(jì)在5000～7000臺(tái)，就產(chǎn)品的質(zhì)量來(lái)看，國(guó)產(chǎn)的USF與國(guó)外產(chǎn)品還存在一些差距，下表給出了在國(guó)內(nèi)一些用戶(hù)中用于測(cè)量污水管道流量計(jì)且效果較好的產(chǎn)品型號(hào)及其部分主要技術(shù)指標(biāo)，需要特別說(shuō)明的是，時(shí)差式流量計(jì)雖然可用于測(cè)量污水管道流量計(jì)，但其使用效果不如多譜勒流量計(jì)好。

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