外夹式超声波流量计在渣水测量生产中的实际应用

一、文章概述
工业生产中的流量测量是一项非常重要的工作，是保证为稳定的生产提供准确流量数据的基础性工作，关于流量的测量仪表的选择就显得尤为重要，如何根据化工生产中被测介质来合理的选择测量仪表，对于生产的自动化进行和为控制提供连续稳定的测量数据起到关键性的作用。润中仪表科技有限公司是一家集研发与生产于一身的专业流量计生产企业，多年以来一直专注于流量仪表的开发，公司生产的一款外夹式超声波流量计产品，因其－安装方便，测量精度高，稳定性好受到市场的一致好评。下面我们讲一讲这款流量的的基本情况。

二、RZ-1158C外夹式超声波流量计测量原理
RZ-1158C外夹式超声波流量计，是利用超声波在横向穿过流动的液体时，在其顺流和逆流介质中，其超声波的速度有差异而形成速度差（时间差）。时差法超声波流量计就是利用该原理对流体的流速和流量进行测量的。具体方法如下：在固定长度L的距离内，分别放置一个发射超声波的换能器（俗称超声波探头）和一个接收超声波的换能器。发射超声波的换能器通常采用石英等材料制成的压电元件作为换能器。发射超声波时是利用负压电效应，即利用高频电脉冲的作用，使压电晶体高频振动，从而发出脉冲变化的高频压力波（即超声波）。接收换能器装在管道对面，它则利用正压电效应，将高频压力波又转换成高频的电脉冲信号。可以轮流交替地利用同一个换能器及发射高频、短时的脉冲压力波，又用来接收对面换能器发来的脉冲压力波。可以用一组换能器兼做超声波的收、发用。（如图所示），则对于顺流和逆流有：

时差式测量原理图
逆流传播时间t1=L/(C-Vcosθ)，
顺流传播时间t2=L/(C+Vcosθ)
传播的时间差值为：△T=t1-t2=L/(C-Vcosθ)-L/(C+Vcosθ)
由于液体流速V在每秒数米以下，而流体中声速C约15OOm/s，C2››V2，
所以：△T=2VLcosθ/C2
即：V=C2△T/（2Lcosθ）(1)
式中：
C为静止流体中的声速，m/s；
V为流体速度；
L为探头之间的距离，m；
θ为速度矢量和探头取向间所形成的角度。
从式(1)可以看出，从发生器发的超声波传到接收器的速度变化与管路内的流体流速成正比。拒此把管道参数置入仪器，采集数据经变换器变换即得到瞬时流量，并得累计流量。
瞬时流量为：
Q=450πLC2△Tsinθtanθ（m3/h）

三、RZ-1158C超声波流量计的特点
探头可装在被测管道的外壁，实现非接触式测量，即不干扰流场，又不受流场参数影响。其输出与流量基本成线性关系，精度一般可达1%，价格不随管道直径的增大而增加，特别适合大口径管道和混有杂质或腐蚀性液体的测量和技术改造。

四、在化工生产中的应用
工艺的排渣系统测渣水流量原设计选用的是电磁流量计，在实际生产中，渣水里含有白色结晶体（小于10g/L，粒径小于1mm），它将电磁流量计的电极打坏了，这种情况下电磁流量计在此无法使用。根据超声波流量计的特点，我公司改用北京衡安特系列外夹式超声波流量计。
型外夹式超声波流量计是利用超声波脉冲在通过流体的顺逆两方向上传播速度之差，来求流体的流量，是在吸收了国内外超声流量计的众多优点之上成功开发的新型超声测流仪表。仪表采用贴片集成电路，低电压多脉冲发射技术。性能特点：管外测量，探头贴装在管壁外侧，可在不停产、不停水的情况下安装测量。抗液体中的气泡或固体颗粒的能力大大提高。抗变频干扰与其它噪声干扰的能力也大大提高。采用了低功耗设计，使整机功耗小于0.5W。适用范围宽：一台仪表可以测量适用范围内的任何一条管路。信号智能跟踪独特的信号智能跟踪处理技术，使超声流量计安装十分方便，保证了仪表长期可靠的稳定运行。零点自动调整：RZ-1158C型外夹式超声波流量计利用计算机技术对零点进行动态调整，以确保测量准确度。安装快捷方便。
RZ-1158C型外夹式超声波流量计具有二组参数显示探头的安装状态，便于仪表的快捷安装。参数自动修正。
RZ-1158C型外夹式超声波流量计具有温度和雷诺数自动补偿功能，保证仪表测量精度。远距离数据传输。
RZ-1158C型外夹式超声波流量计具有远程数据显示输出（串行），可选配远程数据显示器，和主机同步显示流量和累计流量。传输最大距离1.2Km。仪表配有二路温度信号输入，具有热量计功能。

五、安装
要使超声波流量计正常稳定的工作，就要合理的安装换能器，通常换能器安装不合理是超声波流量计不能正常工作的主要原因。安装换能器需要考虑位置的确定和方式的选择两个问题。确定位置时除保证足够的上、下游直管段外，尤其要注意换能器尽量避开有变频调速器、电焊机等污染电源的场合。在安装方式上，主要有对贴安装方式和V方Z方式三种。通常情况下，管径小于300mm时，采用V方式安装，管径大于200mm时，采用Z方式安装。对于即可以用V方式安装又可以Z方式安装的换能器，尽量选用Z方式。实践表明，Z方式安装的换能器超声波信号强度高，测量的稳定性也好。

六、定期维护
与其他流量仪表相比，超声波流量计的维护量是比较小的。对于RZ-1158C外夹式超声波流量计，安装以后无水压损失，无潜在漏水，只需定期检查换能器是否松动，与管道之间的粘合剂是否良好即可；插入式超声波流量计，要定期清理探头上沉积的杂质、水垢等有无漏水现象；如果是一体式超声波流量计，要检查流量计与管道之间的法兰连接是否良好，并考虑现场温度和湿度对其电子部件的影响等。我们选用的是外贴换能器超声波流量计，定期维护工作量相对要小。

七、结束语
更换后的RZ-1158C超声波流量计在渣水流量测量中发挥了它的作用，很好的解决了之前存在的问题。