超聲波流量傳感器課件

1、 第三章 流量傳感器3.3 超聲波流量傳感器 3.3 超聲波流量傳感器單元內(nèi)容一、知識講解 1、超聲波流量計的特點 2、超聲波流量計的原理 3、超聲波流量計的分類 4、超聲波流量計的選用 5、超聲波流量計安裝（自學(xué)） 6、超聲波流量計安裝注意事項（自學(xué)）二、歸納總結(jié) 三、作業(yè) 2學(xué)時教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)(1) 能夠正確的安裝超聲波流量計位置；(2) 熟練的完成接線；(3)能夠根據(jù)功能調(diào)試超聲波流量計。 (4)超聲波流量計工作原理與特性；(5)超聲波流量計的安裝調(diào)試步驟；(6)超聲波流量計安裝調(diào)試注意事項。 教學(xué)重點難點重 點難 點超聲波流量計安裝與調(diào)試方法；超聲波流量計安裝與調(diào)試過程中遇到的問題

2、3.3 超聲波流量傳感器 超聲波流量計相關(guān)知識， 觀看案例、動畫、視頻，總結(jié)超聲波流量計工作過程， 3.3 超聲波流量傳感器 超聲波是一種機械波，是機械振動在媒介中的傳播過程。20KHZ以上頻率的機械波稱為超聲波，其波長較短，近似直線傳播，在固體和液體傳播介質(zhì)內(nèi)衰減比電磁波小，能量容易集中，可形成較大強度，產(chǎn)生劇烈振動并引起很多特殊作用。 3.3 超聲波流量傳感器 超聲流量計是利用超聲波在流體中的傳播特性來測量流量的流量計。優(yōu)點: (1)可做非接觸式測量; (2)流體中不插入任何元件，對流速無影響,為無流動阻撓測量,無壓力損失; (3)可測量非導(dǎo)電性液體,對無阻撓測量的電磁流量計是一種補充。(

3、4)流量測量準(zhǔn)確度幾乎不受被測流體溫度、壓力、粘度、密度等參數(shù)的影響。(5) 能用于任何液體，特別是具有高黏度、強腐蝕的液體的流量測量，也能測量氣體的流量；(6)對于大口徑管道的流量測量，不會因管徑大而增加投資；(7)量程比較寬，可達(dá)5：1；輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點 3.3 超聲波流量傳感器缺點: (1)傳播時間法只能用于清潔液體和氣體;而多普勒法只能用于測量含有一定量懸浮顆粒和氣泡的液體; (2)多普勒法測量精度不高。(3) 可測流體的溫度范圍受超聲波換能鋁及換能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的原始數(shù)據(jù)不全。目前我國只能用于測量200以下的流體(4) 測量

4、線路比一般流量計結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高。 (5)當(dāng)被測液體中含有氣泡或有雜音時，將會影響測量精度，故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段。 3.3 超聲波流量傳感器 3.3 超聲波流量傳感器一、超聲波流量計工作原理當(dāng)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。 其中 F為瞬時流量（單位：立方米/小時） D為管道的內(nèi)徑（單位：米） V為流速（單位：米/秒）3.3 超聲波流量傳感器 3.3 超聲波流量傳感器根據(jù)對信號檢測的原理，超聲流量計可分為傳播速度差法(直接時差法、時差法、相位差法和頻差法)、波束偏移法、多普勒法、互相

5、關(guān)法、空間濾法及噪聲法等。應(yīng)用概況(1)傳播時間法應(yīng)用于清潔、單相液體和氣體。 典型應(yīng)用有工廠排放液、:怪液、液化天然氣等; (2)氣體應(yīng)用方面在高壓天然氣領(lǐng)域已有使用良好的經(jīng)驗; (3)多普勒法適用于異相含量不太高的雙相流體。 例如:未處理污水、工廠排放液、臟流程液; 通常不適用于非常清潔的液體。二、超聲波流量計分類三、超聲波流量計傳感器選用原則1.溫度要求.2.信號要求.導(dǎo)聲較差的介質(zhì)和大的管道選擇低頻探頭.3.精度要求.頻率越高精度越高.2寸以下一般用CF-LP探頭3.3 超聲波流量傳感器 4 .管道要求 (1）直管段要求:前10后5.即在傳感器安裝位置前10倍直徑長度和后5倍的直徑長度

6、無彎頭,閥門等引起流體擾動的裝置.（2）準(zhǔn)確測量管經(jīng)外徑周長或直徑.（3）確定管道材質(zhì)和壁厚及接觸溫度.（4）確定是否有內(nèi)襯及種類和厚度.3.3 超聲波流量傳感器 5.介質(zhì)要求（1）已列出的介質(zhì)直接選擇（2）未列出的介質(zhì)需輸入聲速或選擇跟蹤窗口測試（3）確定聲速的目的是在窗口中央將信號檢出.END OF TRANSMITGOOD SNRWINDOW3.3 超聲波流量傳感器 3.3 超聲波流量傳感器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

7、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(yuǎn)傳信號及種類； 超聲波流量計的安裝在所有流量計的安裝中是最簡單便捷的，只要選擇一個合適的測量點，把測量點處的管道參數(shù)輸入到流量計中，然后把探頭捆綁在管道上即可。 3.3 超聲波流量傳感器 要求選擇流體流暢分布均勻的部分，為了保證測量精度。一般應(yīng)遵循下列原則： 3.3 超聲波流量傳感器 1.選擇測量點 3.3 超聲波流量傳感器（1）要選擇充滿流體的管段，如管路的垂直部分或充滿流體的水平管段。 3.3 超聲波流量傳感器（2）測量點要選擇距上游10 倍直徑，下游5 倍直徑以內(nèi)均勻直管段,沒有任何閥門等干

8、擾。 3.3 超聲波流量傳感器（3） 避免安裝在管道系統(tǒng)的最高點或帶有自由出口的豎直管道上（流體向下流動） 3.3 超聲波流量傳感器（4） 對于開口或半滿管的管道，流量計應(yīng)安裝在 U 型管段處 3.3 超聲波流量傳感器 (5)充分考慮管內(nèi)壁結(jié)垢狀況，盡量選擇無結(jié)垢的管段進(jìn)行測量。實在不能滿足時，需把結(jié)垢考慮為襯里以求較好的測量精度。 3.3 超聲波流量傳感器(6)要保證測量點處的溫度和壓力在傳感器可工作范圍以內(nèi)。 (7)兩個傳感器必須安裝在管道軸面的水平方向上，并且在軸線水平位置45o 范圍內(nèi)安裝，以防止上部有不滿管、氣泡或下部有沉淀等現(xiàn)象影響傳感器正常測量。如果受安裝地點空間的限制而不能水平

9、對稱安裝時，可在保證管內(nèi)上部分無氣泡的條件下，垂直或有傾角地安裝傳感器 3.3 超聲波流量傳感器(8)選擇管材均勻密致，易于超聲波傳輸?shù)墓芏巍?實在不能滿足時，需把 結(jié)垢考慮為襯里以求較 好的測量精度。 * 選擇管材均勻密致， 易于超聲波傳輸?shù)墓?段。3.3 超聲波流量傳感器 3.3 超聲波流量傳感器2.管路安裝(1)上、下游直管段 緊鄰超聲流量計的上、下游安裝一定長度的直管段。上游條件較為理想時，要求上游直管段為10D，下游直管段為5D（推薦上游直管段為20D，下游直管段為5D）。雙向流動時，上、下游直管段均應(yīng)至少10倍管道公稱直徑 3.3 超聲波流量傳感器 (2）超聲流量計表體安裝 超聲流

10、量計表體安裝各廠家要求各不相同，一般應(yīng)保證表體水平安裝，有的還應(yīng)將表體法蘭上定位銷孔與上、下游直管段相應(yīng)銷孔對齊。安裝時應(yīng)留有足夠的檢修空間。（3）突入物 超聲流量計的內(nèi)徑、連接法蘭及其緊鄰的上、下游直管段應(yīng)具有相同內(nèi)徑，其偏差應(yīng)在管徑的1以內(nèi)； 3.3 超聲波流量傳感器（4）內(nèi)表面 與超聲流量計匹配的直管段，其內(nèi)壁應(yīng)無銹蝕及其它機械損傷，在組裝之前，應(yīng)除去超聲流量計及其連接管內(nèi)的防銹油或沙石灰塵等附屬物。使用中也應(yīng)隨時保持介質(zhì)流通通道的干凈、光滑。（5）溫度計插孔 對單向流測量，應(yīng)將溫度計插孔設(shè)在超聲流量計下游距法蘭端面（25）D之間；對雙向流進(jìn)行測量，溫度計插孔應(yīng)設(shè)在距超聲流量計法蘭端面至

11、少3D的位置。 3. 探頭接線 上游傳感器的芯線接到上游+接線端子上，屏蔽線接到上游-接線端子上，下游傳感器的芯線接到下游+接線端子上，屏蔽線接到下游-接線端子上。 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。 3.3 超聲波流量傳感器 4.安裝探頭 （1）在安裝探頭之前，須把管外欲安裝探頭的區(qū)域清理干凈，除去一切銹跡油漆，選擇出管材致密部分進(jìn)行探頭安裝：在探頭的中心部分和管壁涂上足夠的耦合劑，然后把探頭緊貼在管壁上捆綁好。 3.3 超聲波流量傳感器 3.3 超聲波流量傳感器（2）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

12、況均使用V法。但是,當(dāng)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(dāng)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(dāng)管道內(nèi)壁有襯里時； 3、當(dāng)管道使用年限太長且內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重時； 4、安裝空間有限時（Z法的安裝空間約為V法的一半）； 3.3 超聲波流量傳感器V 法（常用的方法）V 法一般情況下是標(biāo)準(zhǔn)的安裝方法，使用方便，測量準(zhǔn)確?？蓽y管徑范圍為 15mm 至大約400mm；安裝探頭時，注意兩探頭水平對齊，其中心線與管道軸線水平。 3.3 超聲波流量傳感器Z 法（最常用的方法）使用 Z 法時，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射（稱為單聲程），信號衰耗小。Z 法可測管

13、徑范圍為100mm 至6000mm。實際安裝流量計時，建議200mm 以上的管道都要選用 Z 法（這樣測得的信號最大）。 3.3 超聲波流量傳感器（3）探頭位置確定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。 3.3 超聲波流量傳感器1、用清洗劑和砂紙清除管道上探頭安裝部位的坑凹不平、腐蝕銹斑等創(chuàng)傷，達(dá)到光潔、平整。2、清理的范圍應(yīng)達(dá)

14、到探頭安裝尺寸+200mm寬度的整個管道圓周。3、管道上覆有防護層時，清理時應(yīng)提前剝?nèi)ァ＃?）探頭安裝表面的處理 （5）探頭安裝 3.3 超聲波流量傳感器 安裝探頭過程中，千萬注意在探頭和管壁之間不能有空氣泡及沙礫。在水平管段上，要把探頭安裝在管道截面的水平軸上，以防管內(nèi)上部可能存在氣。 如果受安裝地點空間限制而不能水平對稱安裝探頭，可在保證管內(nèi)上部分無氣泡的條件下，垂直或有傾角地安裝探頭。注意： 兩個探頭要安裝在管道管軸的水平方向上； 探頭的安裝方向。 3.3 超聲波流量傳感器1、液體必須充滿管道，查明并準(zhǔn)確輸入管道外徑、材質(zhì)、壁厚、襯里材料及襯里厚度等管道的相關(guān)參數(shù)。2、換能器安裝時前、后直管段應(yīng)至少滿足前10D后5D的要求，避開管道頂部和底部，盡量安裝在管道的水平位置，或與水平直徑成45角的范圍內(nèi)，注意避開焊縫。五安裝時注意事項 3.3 超聲波流量傳感器3、根據(jù)流量計計算出的安裝距離安裝換能器時，并綜合參考流量計的信號強度、測得聲速值、信號質(zhì)量、安裝距離檢查等參數(shù)，將換能器安裝位置調(diào)整到最佳位置。若流量計測得聲速值與實際聲速值相差超過6 m/s時，流量計測得的流量值與實際流量值也會出現(xiàn)差異。 3.3 超聲波流量傳感器4、流量計在不同管徑上檢定、校準(zhǔn)，會得到不同的修正系數(shù)，即使同一臺主機使用相同類型的