概述

      時差式超聲波流量計是當今具競爭力的流量測量手段，其測量線精度高于1.0%。由于超聲波流量計自身不帶標準管道而工業(yè)管路又十分復雜，使超聲波流量計的測量精度大打折扣；另外，由于工業(yè)現(xiàn)場特別是管路周圍環(huán)境的多樣性，大大降低了超聲波流量計的可靠性和穩(wěn)定性。因此，怎樣根據(jù)特定的環(huán)境安裝調(diào)試超聲波流量計，就成了超聲波流量測量領(lǐng)域的一個重要課題，本規(guī)程詳解了超聲波流量計的安裝細節(jié)，從而進一步完整體現(xiàn)了超聲波流量計的精度、可靠性和穩(wěn)定性的優(yōu)勢，雖不能做到一勞永逸，但卻可大大降低日后的維護工作甚至免維護。

      工作原理  

      當超聲波束在液體中傳播時，流體的流動將使傳播時間產(chǎn)生微小變化，并且其傳播時間的變化正比于液體的流速，由此可求出液體的流速。如圖1所示：在待測流量管道外表面上，按一定相對位置安裝一對超聲探頭。安裝方式分為“Z”法和“V”法。一個探頭受電脈沖激歷產(chǎn)生的超聲脈沖，經(jīng)管壁―流體―管壁為第二探頭所接收。從發(fā)至收超聲脈沖傳播時間，依其順逆流向分別為：

      根據(jù)(1)、（2）和(3)式，可得出流體沿直徑方向上的平均流速：

      其中：  M――聲束在液體中的傳播次數(shù)
                 L――聲波在液體中的波長
                 D――管道內(nèi)徑
                 θ――超聲波束入射角  
                 C₀――靜止時流體聲速                                  
                 V――管內(nèi)流體沿管軸向的平均流速                                              
                 T_UP――聲束在正方向上的傳播時間
                 T_DOWN――聲束在逆方向上的傳播時間
                △T――聲束在正逆兩個方向上的傳播時間差
 
      時差式超聲波流量計適用于無氣泡的單一純凈液體的測量。上述公式是在理想情況下得到的，實際上工業(yè)管路中液體流動情況是十分復雜的。結(jié)垢、管內(nèi)粗糙等眾多因素影響，使一般超聲波流量計的測量精度大打折扣。FV4018型超聲波流量計由于采用了的直接時間測量方法并考慮了溫度及管內(nèi)粗糙等影響，通過標準校正曲線或用戶經(jīng)驗校正曲線的方法來克服液體流場分布的不均勻情況，可使測量精度大大提高，特別是使用靜態(tài)設(shè)置零點的方法，可使測量線性度優(yōu)于0.5%。

      安裝規(guī)程細解

      （一） 詳細了解現(xiàn)場情況

      超聲波流量計在安裝之前應(yīng)了解現(xiàn)場情況，包括：

      1．安裝傳感器處距主機距離為多少；
      2．管道材質(zhì)、管壁厚度及管徑；
      3．管道年限；
      4．流體類型、是否含有雜質(zhì)、氣泡以及是否滿管；
      5．流體溫度；
      6．安裝現(xiàn)場是否有干擾源（如變頻、強磁場等）；
      7．主機安放處四季溫度；
      8．使用的電源電壓是否穩(wěn)定；
      9．是否需要遠傳信號及種類；

      根據(jù)以上提供的現(xiàn)場情況，廠家可針對現(xiàn)場情況進行配置，必要情況下也可特制機型。

      （二） 選擇安裝位置

      選擇安裝管段對測試精度影響很大，所選管段應(yīng)避開干擾和渦流這兩種對測量精度影響較大的情況，一般選擇管段應(yīng)滿足下列條件：

      1、避免在水泵、大功率電臺、變頻，即有強磁場和震動干擾處安裝機器；
      2、選擇管材應(yīng)均勻致密，易于超聲波傳輸?shù)墓芏危?br>      3、要有足夠長的直管段，安裝點上游直管段必須要大于10D（注：D=直徑），下游要大于5D；
      4、安裝點上游距水泵應(yīng)有30D距離；
      5、流體應(yīng)充滿管道；
      6、管道周圍要有足夠的空間便于現(xiàn)場人員操作，地下管道需做測試井，測試井如下：

      （三）確定探頭安裝方式
 
      超聲波流量計一般有兩種探頭安裝方式，即Z法和V法。通常情況下：
      管徑D > 200mm時選用Z法
      管徑D < 200mm時選用V法
      但是，當D < 200mm而現(xiàn)場情況為下列條件之一者，也可采用Z法安裝：
 
      1、當被測量流體濁度高，用V法測量收不到信號或信號很弱時；
      2、當管道內(nèi)壁有襯里時；
      3、當管道使用年限太長且內(nèi)壁結(jié)垢嚴重時；

      對于管道條件較好者，即使D稍大于200mm，為了提高測量精度，也可采用V法安裝。

      （四） 求得安裝距離，確定探頭位置

      1、將管道參數(shù)輸入儀表，選擇探頭安裝方式，得出安裝距離；
      2、在水平管道上，一般應(yīng)選擇管道的中部，避開頂部和底部（頂部可能含有氣泡、底部可能有沉淀）；
      3、V 法安裝：先確定一個點，按安裝距離在水平位置量出另一個點。
           Z 法安裝：先確定一個點，按安裝距離在水平位置量出另一個點，然后測出此點在管道另一側(cè)的對稱點。

      （五） 管道表面處理

      確定探頭位置之后，在兩安裝點±100mm范圍內(nèi)，使用角磨砂輪機、銼、砂紙等工具將管道打磨至光亮平滑無蝕坑。

      要求：光澤均勻，無起伏不平，手感光滑圓潤。需要特別注意的是，打磨點要求與原管道有同樣的弧度，切忌將安裝點打磨成平面，用酒精或汽油等將此范圍擦凈，以利于探頭粘接。

      （六） 探頭與儀表接線

     雙屏蔽電纜最外層起屏蔽作用，應(yīng)該連接到“大地”上，如果沒有地線，或是地線接觸不良，可把雙屏蔽電纜最外層的屏蔽線良好地接到室內(nèi)的暖氣管道等其它可視為“大地”的金屬物體上。

      建議一般情形下，都要使用專用電纜。專用電纜損耗小，抗干擾性好，能保證儀表長期可靠工作。

      （七） 微調(diào)探頭位置

      接完線后把探頭內(nèi)部用硅膠注滿，放置半小時，然后用硅膠和卡具把探頭固定到打磨好的管道上（注意探頭方向，引線端向外），然后觀察儀表的信號強度、良度與傳輸時間比，如發(fā)現(xiàn)不好，則細微調(diào)整探頭位置，直到儀表的信號達到規(guī)定的范圍之內(nèi)：

      （信號強度：一般應(yīng)大于7，少數(shù)可根據(jù)現(xiàn)場具體情況另定。）
      （信號良度：低峰值一般為7~14，高峰值一般為45~80。）
      （傳輸時間比：在100±4范圍之內(nèi)，此值必須穩(wěn)定。）

      （八） 固定探頭

      儀表信號調(diào)整好以后，用所配卡具將探頭固定好，注意不要使鋼絲繩傾斜，以免拉動探頭，使探頭移位，再用硅膠將探頭與管道接觸的四周封住。此膠凝固大約需一天時間，在未干之前必須注意探頭防水。（信號線的外屏蔽線必須可靠接地）