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超聲波流量計及其在火力發電廠中的應用
點擊次數：1329 發布時間：2011-10-14
| 超聲波流量計具有不擾亂流場、無可動部件、無壓力損失、測量精度高、性能穩定可靠、測量范圍寬等特點，并且攜帶方便，安裝簡單，不影響管路系統及設備的正常運行，因此廣泛地應用于液體和氣體的計量。 大型汽輪發電機組循環冷卻水的正常流通，是保證汽輪發電機組安全、經濟運行的前提條件。循環水系統管道直徑大，水流速度較低（約2m/s），采用傳統的孔板流量計進行流量測量尚有諸多問題，而且測量準確性較低，增加了循環水泵的電耗。如今，許多大型火電廠已經開始采用超聲波流量計進行凝汽器循環冷卻水的測量，本文擬對目前應用較多的時差法超聲波流量計進行分析及對其在火電廠中的應用進行初步探討。 超聲波流量計的工作原理 對角傳播時差法測量流體流量的原理如圖1所示。超聲波傳感器A、B成對地安裝在管道的兩側，交替地發射和接受超聲波信號。若傳感器B沿順流方向發射超聲波，超聲信號從B順流傳播到A所需時間設為t1；再從傳感器A沿逆流方向發射超聲波，超聲波傳播到B所需時間設為t2，則有： 因此有： 式中：L—聲波傳播路徑的長度；
圖1 對角傳播時差法流量計 由公式（2）可知，只要測出t1、t2就可計算出μ，然后計算出管道截面上的平均流速，從而求得流體的瞬時流量和累積流量。由公式（2）還可以看出超聲波正反向傳送的時間t1、t2的測量精度直接影響著流速μ的測量精度和測量范圍。 時差法超聲波流量計的特點 （1）超聲波流量計的流量測量準確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、密度、電導率等參數的影響，可制成非接觸及便攜式測量儀表。 （2）超聲波流量計可適應多種管徑測量和多種流量范圍測量，同其它原理的流量計相比，超聲波流量計一般量程比可達300：1，不產生壓損，全線性測量范圍以及低維護量的特點。 （3）超聲波流量計由內置電池操作，適合在無外接電源條件的場合使用。 （4）超聲波流量計對管道材質要求較低，管道材料可以是金屬、塑料、玻璃等材質制成的。 注意事項 參數的準確測量 根據超聲波的測量原理可以看出，管道的外徑和壁厚的測量值都與流速有關，所以測量時應保證外徑和壁厚準確。測量外徑應選擇游標卡尺，測量壁厚時應多選擇幾個測量點，然后取其平均值作為壁厚參數輸入。 探頭的正確安裝 （1）探頭的安裝位置應滿足直管段的要求，*D，后5D。 （2）確定探頭正確的安裝方式。超聲波流量計應用zui多的二種探頭安裝方式，即z法和V法。z法一般用于大口徑的管道測量，這種方法的優點是信號損失小，缺點是聲程短不適用于小口徑管道測量；V法一般適用于小口徑管道測量，優點是聲程較長，可得較佳時間分辨能力。在水平管道上傳感器裝在管道截面積“9點或3點鐘”的位置，這樣可避免其他安裝方式位置時氣泡集于頂部、顆粒沉于底部流動給測量帶來的影響。 （3）探頭安裝處管線表面應光滑，并涂有適量的超聲波耦合劑，保證探頭和管壁之間沒有縫隙。耦合劑太少或太稀都會造成測量的數據不準確。 （4）探頭應捆綁牢固使其與管道外壁緊緊接觸并保證其不會移動，否則會造成聲波的衰減導致數據的不準確。 定期去除測量管段內壁的結垢。 由于污水計量中管道內壁長時間形成的污垢很容易影響超聲波測量的準確性，所以對于安裝了不銹鋼測量管段的用戶，可以定期拆卸不銹鋼測量管段進行清洗，這樣可以保證用超聲波流量計測量管道流量時的準確，zui大限度地降低由于管道內壁結垢等原因所帶來的影響。 超聲波流量計常見的故障原因及排除故障的方法如表1所示。
工業生產中進行流量測量時，在正確掌握超聲流量計測量原理及使用方法的基礎上，只要根據現場條件，正確選擇安裝地點和安裝方式，精心調整，就能準確、快速地得到測量結果。如某電廠在對一循環水母管水量進行測量時，原測點選在循環泵房內的循環水母管上，依據管道規格（1800mm×8mm鋼管），儀器推薦探頭使用Z安裝方式。儀器安裝后，不能通過自檢，反復調整探頭安裝方式和探頭間隔，仍不成功。考慮到循環泵房內，探頭安裝位置距大功率電機較近，電磁強度較大，可能對測量產生影響，將測量點移到室外的較長平直管段上。由于直管段長，水流比較穩定，探頭選用了V安裝方式，探頭間隔為A11，儀器自檢一次通過，信號強度達到50.16％，流量測量順利，其數據如表2所示。
火力發電廠循環冷卻水流量的測量，是電廠節能降耗工作中的一大難題。時差法超聲波流量計具有慣性小、頻帶寬、測量范圍廣等特點，而且對介質無特殊要求，可較好地解決這一問題。超聲流量計屬非接觸測量，不破壞初始的流動狀態，不引入誤差，無壓損，是現代科學技術在工業中的具體運用。與常規儀表相比，它的智能化更高，應用的技術更先進，給用戶帶來了更大的方便。實際應用表明，選用時差式超聲波流量計，對相應流體的測量都可以得到滿意的結果。 |
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