超聲波流量計是一種常用不直接接觸被測介質的非接觸式流量計,它通過測量超聲波技術在介質內的傳播時問差來測量流體的流速,進而計算出流體的流量,準確度高.對于專業的技術人員來說,難免會在日常工作中遇到新型儀器、儀表,除了要嚴格按照儀器、儀表的說明書、安裝手冊等隨機資料的要求進行安裝調試外,更重要的是理解儀器儀表的測量原理和系統構成,將理論知識與現場實際相結合,

超聲波流量計是一種常用不直接接觸被測介質的非接觸式流量計,它通過測量超聲波技術在介質內的傳播時問差來測量流體的流速,進而計算出流體的流量,準確度高.對于專業的技術人員來說,難免會在日常工作中遇到新型儀器、儀表,除了要嚴格按照儀器、儀表的說明書、安裝手冊等隨機資料的要求進行安裝調試外,更重要的是理解儀器儀表的測量原理和系統構成,將理論知識與現場實際相結合,才能更好地服務于現場儀表的安裝.本文通過分析故障現象及原因,總結出了一套超聲波流量計故障的診斷和排除方法

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超聲波流量計

超聲波流量計是通過檢測流體流動時對超聲束的作用,以測量體積流量的儀表.超聲波流量儀的傳感器是將傳感器直接捆綁在被測管道的外表面,從而實現流量測量的一種安裝方式,解決了其它原理的流量儀在安裝時必須斷管、停產的難題,是超聲波流量儀的基本安裝方式,具有與管徑無關、安裝簡單、無需停產、無壓力損失等特點.超聲波流量計常用的測量方法為傳播速度差法,其基本原理都是測量超聲波脈沖順水流和逆水流時速度之差來反映流體的流速,從而測出流量.它利用聲波在流體中傳播時因流體流動方向不同而傳播速度不同的特點,測量它的順流傳播時間t1和逆流傳播時間t2的差值,從而計算流體流動的速度和流量.

 

一、超聲波流量計優缺點

 

1.超聲波流量計優點

 

(1)節約能源.改儀表可以夾裝在測量管道的外表,不接觸流體,所以不干擾流場,沒有壓力損失,因此是一種比較理想的節能儀表.特別是大流量計量時,節能效益更加顯著.

 

(2)特別適合大口徑的流量測量.其它流量計隨著口徑的增加,造價更大幅度增加,而超聲波流量計的造價基本上與被測管道的口徑無關.所以,口徑越大,優點越顯著.

 

(3)解決流量測量的難題.由于超聲波流量計是非接觸式儀表,所以,除了用于測量水、石油等一般介質外,還能對強腐蝕介質、非導電介質,易爆和放射性介質進行流量測量,而且不受流體的壓力、溫度、粘度密度的影響.

 

(4)安裝維修方便,無論是安裝還是維修,都不需要切斷流體,不會影響管道內流體的正常流通.安裝時不需要閥門,法蘭、旁通管路等,因此,安裝方便,費用低.

 

(5)通用性好.其它流量計的儀表結構與管道口徑的大小是密切相關的,口徑改變時,就需要換用不同尺寸的儀表.對超聲波流量計來說,無論是管道尺寸的改變,還是流量測量范圍的變化,都有較大的適應能力.

超聲波流量計

2.超聲波流量計缺點

 

超聲波流量計是基于集成電路、單片機和自動控制技術的高集成、多功能儀表,*的控制理論和成熟的電路設計為流量計多種功能的實現奠定了基礎,如果要提高流量的測量精度,必須進一步完善測量線路的設計,提高對聲速的測量.超聲波流量計高度集成的電路設計勢必會提高設計制造的成本與難度,而一旦發生故障,維修難度也相應增加.另外,受超聲波換能器及傳感器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制,以及高溫下被測流體傳聲速度原始數據不全因素的影響,目前還難以將超聲波流量計應用在高溫介質的流量測量上.

 

二、超聲波流量計常見故障分析

 

1.瞬時流量異常

 

瞬時流量異常可能是由于溫變壓變、通訊電纜、浪涌保護器、流量計算機等故障引起,需要仔細檢查確認.通過與其它流量計的溫變、壓變上傳通訊線對換,判斷是流量計算機的問題或是現場線路、儀表的問題.以下以A、B超聲波流量計舉例說明,A正常,B異常.

 

1)儀表及線路故障判斷

 

把A和B的溫變、壓變通訊線對換后,B的顯示正常,A顯示異常,可判斷A的溫變、壓力通訊線路或儀表存在問題.溫變和壓變都支持HART通訊協議,通過以下方法判斷:斷開二次儀表的電源,用FLUK供電,并檢查二次儀表,如檢測不到或數據異常,判斷是儀表故障,更換儀表恢復正常生產.

 

如果能夠檢測到儀表值并且顯示正常,那么恢復向現場儀表的24V供電,逐段檢測到流量計算機的通訊電纜如在某段檢測不到信號或信號異常,可以判斷是該段電纜破損,更換該段電纜恢復正常通訊.如果在經過浪涌保護器后信號異常,可判斷是浪涌保護器故障,更換浪涌保護器恢復數據正常傳遞.

 

2)流量計算機Hart板故障

 

把A和B的溫變、壓變通訊線對換后,A顯示正常,B顯示異常,說明B的流量計算機故障.檢查流量計算機Hart板LED指示燈狀態,正常情況下是綠色閃爍,如果顯示紅色常亮或不亮等其它狀態,說明溫變和壓變對應的Hart板通道損壞.解決辦法有兩個,一是直接更換Hart板,不用刷新組態;二是更改刷新組態,請技術工程師更改組態,更改溫變和壓變對應Hart板的通道.一般在夏季雷雨天氣下容易出現流量計算機被雷擊損壞的情況,特別是Hart板,更容易損壞,需要格外留意.

 

超聲波流量計

 

2.無瞬時流量

 

1)CPU板故障

 

CPU板LED指示燈不亮或顯示紅色.檢查方法:筆記本電腦首先安裝相關組態軟件并激活,用網線連接,把筆記本電腦的IP地址更改,建立通訊局域網,下載組態備用.更換使用備用CPU板,把組態刷到備用CPU板中,冷啟動,檢查指示燈狀態.

 

2)流量計故障

 

CPU板LED指示燈不亮或顯示紅色,表示流量計與流量計算機之間的通訊異常,需要檢查流量計的超聲換能器和信號放大單元.檢查方法:筆記本電腦安裝相關軟件,通過數據線與流量計的端口相連,通過軟件檢查在帶壓下四個聲道是否有報警,如果是表示所有超聲換能信號全部沒有上傳上來,需要拆卸下表頭,緊固信號放大器,如果信號還傳遞不上去,表示信號放大器損壞,需要更換新的.

 

如果檢查發現聲道報警、信噪比異常、聲道增益信號異常,可能是聲道換能器損壞或信號放大器損壞,可以通過交叉接線的方法判斷.超聲波流量計的4對聲道分別是A、B、C、D,如果C聲道正常,D聲道異常,把C1與D1、C2與D2分別對換,如果C聲道異常,D聲道正常,表示超聲換能器損壞,可以拆卸、清洗信號放大器,如果仍然異常,則需要更換同型號的超聲換能器;如果C聲道正常,D聲道異常,表示信號放大器損壞,需要更換同型號的信號放大器.

超聲波流量計

三、超聲波流量計結論與認識

流量儀表大都需要適合的測量介質和工況條件為依托方可發揮正確作用,只有優勢而*的流量儀表現今是不存在的,合理的選擇儀表對于現場工程師和管理者是至關重要的.在工業裝置中要正確和有效地選擇,使用流量測量方法和儀表,必須熟悉流量儀表和生產過程流體特性這兩方面的技術,同時還應考慮經濟因素.

 

基于不同原理,適用于不同場合的各種形式的超聲波流量計已相繼出現,其測量準確的優點,也使其成為化工行業測量流速的首工具.由于超聲波流量計具有抗干擾能力強、測量精度高、無壓損、量程比寬、維護量小等特點,近幾年,得到了大力的應用.在實際生產中,超聲波流量計會出現各種各樣的問題,需要我們做到以下幾個方面:一是結合實際情況,建立合理的維護保養制度,半年對超聲換能器進行檢查,半年使用軟件檢查;二是儲備適量的備件和組態,在出現問題時能夠及時更換更新;三是技術人員需要不斷加強學習,提高自身的技能水平和解決問題的能力.只有這樣,才能大限度的減少因超聲波流量計故障造成的影響,降低企業運營成本.