时差式超声波流量仪表安装规程

      概述

      时差式超声波流量计是当今世界上最具竞争力的流量测量手段，其测量线精度高于1.0%。由于超声波流量计自身不带标准管道而工业管路又十分复杂，使超声波流量计的测量精度大打折扣；另外，由于工业现场特别是管路周围环境的多样性，大大降低了超声波流量计的可靠性和稳定性。因此，怎样根据特定的环境安装调试超声波流量计，就成了超声波流量测量领域的一个重要课题，本规程详解了超声波流量计的安装细节，从而进一步完整体现了超声波流量计的精度、可靠性和稳定性的优势，虽不能做到一劳永逸，但却可大大降低日后的维护工作甚至免维护。

      工作原理  

      当超声波束在液体中传播时，流体的流动将使传播时间产生微小变化，并且其传播时间的变化正比于液体的流速，由此可求出液体的流速。如图1所示：在待测流量管道外表面上，按一定相对位置安装一对超声探头。安装方式分为“Z”法和“V”法。一个探头受电脉冲激历产生的超声脉冲，经管壁―流体―管壁为第二探头所接收。从发至收超声脉冲传播时间，依其顺逆流向分别为：

      根据(1)、（2）和(3)式，可得出流体沿直径方向上的平均流速：

      其中：  M――声束在液体中的传播次数
                 L――声波在液体中的波长
                 D――管道内径
                 θ――超声波束入射角  
                 C₀――静止时流体声速                                  
                 V――管内流体沿管轴向的平均流速                                              
                 T_UP――声束在正方向上的传播时间
                 T_DOWN――声束在逆方向上的传播时间
                △T――声束在正逆两个方向上的传播时间差
 
      时差式超声波流量计适用于无气泡的单一纯净液体的测量。上述公式是在理想情况下得到的，实际上工业管路中液体流动情况是十分复杂的。结垢、管内粗糙等众多因素影响，使一般超声波流量计的测量精度大打折扣。FV4018型超声波流量计由于采用了世界最先进的直接时间测量方法并考虑了温度及管内粗糙等影响，通过标准校正曲线或用户经验校正曲线的方法来克服液体流场分布的不均匀情况，可使测量精度大大提高，特别是使用静态设置零点的方法，可使测量线性度优于0.5%。

      安装规程细解

      （一） 详细了解现场情况

      超声波流量计在安装之前应了解现场情况，包括：

      1．安装传感器处距主机距离为多少；
      2．管道材质、管壁厚度及管径；
      3．管道年限；
      4．流体类型、是否含有杂质、气泡以及是否满管；
      5．流体温度；
      6．安装现场是否有干扰源（如变频、强磁场等）；
      7．主机安放处四季温度；
      8．使用的电源电压是否稳定；
      9．是否需要远传信号及种类；

      根据以上提供的现场情况，厂家可针对现场情况进行配置，必要情况下也可特制机型。

      （二） 选择安装位置

      选择安装管段对测试精度影响很大，所选管段应避开干扰和涡流这两种对测量精度影响较大的情况，一般选择管段应满足下列条件：

      1、避免在水泵、大功率电台、变频，即有强磁场和震动干扰处安装机器；
      2、选择管材应均匀致密，易于超声波传输的管段；
      3、要有足够长的直管段，安装点上游直管段必须要大于10D（注：D=直径），下游要大于5D；
      4、安装点上游距水泵应有30D距离；
      5、流体应充满管道；
      6、管道周围要有足够的空间便于现场人员操作，地下管道需做测试井，测试井如下：

      （三）确定探头安装方式
 
      超声波流量计一般有两种探头安装方式，即Z法和V法。通常情况下：
      管径D > 200mm时选用Z法
      管径D < 200mm时选用V法
      但是，当D < 200mm而现场情况为下列条件之一者，也可采用Z法安装：
 
      1、当被测量流体浊度高，用V法测量收不到信号或信号很弱时；
      2、当管道内壁有衬里时；
      3、当管道使用年限太长且内壁结垢严重时；

      对于管道条件较好者，即使D稍大于200mm，为了提高测量精度，也可采用V法安装。

      （四） 求得安装距离，确定探头位置

      1、将管道参数输入仪表，选择探头安装方式，得出安装距离；
      2、在水平管道上，一般应选择管道的中部，避开顶部和底部（顶部可能含有气泡、底部可能有沉淀）；
      3、V 法安装：先确定一个点，按安装距离在水平位置量出另一个点。
           Z 法安装：先确定一个点，按安装距离在水平位置量出另一个点，然后测出此点在管道另一侧的对称点。

      （五） 管道表面处理

      确定探头位置之后，在两安装点±100mm范围内，使用角磨砂轮机、锉、砂纸等工具将管道打磨至光亮平滑无蚀坑。

      要求：光泽均匀，无起伏不平，手感光滑圆润。需要特别注意的是，打磨点要求与原管道有同样的弧度，切忌将安装点打磨成平面，用酒精或汽油等将此范围擦净，以利于探头粘接。

      （六） 探头与仪表接线

     双屏蔽电缆最外层起屏蔽作用，应该连接到“大地”上，如果没有地线，或是地线接触不良，可把双屏蔽电缆最外层的屏蔽线良好地接到室内的暖气管道等其它可视为“大地”的金属物体上。

      建议一般情形下，都要使用专用电缆。专用电缆损耗小，抗干扰性好，能保证仪表长期可靠工作。

      （七） 微调探头位置

      接完线后把探头内部用硅胶注满，放置半小时，然后用硅胶和卡具把探头固定到打磨好的管道上（注意探头方向，引线端向外），然后观察仪表的信号强度、良度与传输时间比，如发现不好，则细微调整探头位置，直到仪表的信号达到规定的范围之内：

      （信号强度：一般应大于7，少数可根据现场具体情况另定。）
      （信号良度：低峰值一般为7~14，高峰值一般为45~80。）
      （传输时间比：在100±4范围之内，此值必须稳定。）

      （八） 固定探头

      仪表信号调整好以后，用所配卡具将探头固定好，注意不要使钢丝绳倾斜，以免拉动探头，使探头移位，再用硅胶将探头与管道接触的四周封住。此胶凝固大约需一天时间，在未干之前必须注意探头防水。（信号线的外屏蔽线必须可靠接地）