摘要：闡述了
電磁流量計的工作原理和在傳感器 (探頭) 安裝、使用過程中應(yīng)注意的困惑, 以及測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的有些影響因素及彌補(bǔ)措施。
1 使用現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步, 流量的檢測已經(jīng)很少采用圍堰法進(jìn)行。與之相比, 電磁流量計有檢測精度高、便于攜帶、檢測快速等優(yōu)點。目前采用電磁流量計對管路中流體流量的測量已經(jīng)成為相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)**使用的方法。2 電磁流量計的使用原理 憑據(jù)對信號檢測的原理電磁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、互相關(guān)法及噪聲法等。
目前, ***采用的是超聲波傳播時間差法。其工作原理是:超聲波在流體中傳播時其傳播速度受到流體流速的影響, 通過測量超聲波在流體中傳播速度可以檢測出流體的流速, 從而換算出流量來。當(dāng)超聲波在流體中傳播時順溜傳播的超聲波傳播速度會增大, 逆流傳播的超聲波傳播速度會減小, 即同一傳播距離就有不同的傳播時間, 再利用傳播速度之差與被測流體流速值關(guān)系求出流速從而換算出流量。
有兩個超聲波換能器, 兩個換能器分別安裝在流體管線的兩側(cè)并保持一定距離, 管線的內(nèi)直徑為D, 超聲筆行走的路徑長度為L, 超聲波順流流速為tu, 逆流流速為td, 超聲波的傳播方向與流體的流動方向夾角為θ。
3 流量測定準(zhǔn)確性的影響因素 3.1 探頭的耦合性能 3.1.1 表面的粗糙度 超聲波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時, 在介質(zhì)分界面上將會發(fā)生反射和透射, 以及散射。
當(dāng)反射面**光滑時我們認(rèn)為散射效應(yīng)為零, 在比較光滑 (Ra<6.3) 時其表面散射效應(yīng)非常小可近似認(rèn)為是零。過大的粗糙度將會使探頭與管壁表面的耦合界面處發(fā)生較嚴(yán)重的散射現(xiàn)象, 使超聲波回波波形發(fā)生畸變, 從而大量的損耗超聲能量, 降低傳感器 (探頭) 接收到能量的強(qiáng)度, 影響測量效果。
3.1.2 探頭晶片與管道外壁的貼合情況 傳感器 (探頭) 的晶片安裝部位為水平面, 而管道為具有一定曲率的近平面, 這必將導(dǎo)致一部分的超聲波自晶片發(fā)出后無法有效的通過耦合劑進(jìn)入管道內(nèi)壁引起能量損耗, 進(jìn)而非常有影響測量效果。
實際耦合劑的聲阻抗在1.5-2.5×106kg/m2, 而鋼聲阻抗為45×106kg/m2, 所以靠耦合劑是很難補(bǔ)償曲面和粗糙表面對探測靈敏度的打擾。為此從一定程度上說, 晶面與管道壁圓弧處貼合情況越好, 就會有越多的超聲波導(dǎo)入管道壁中用于測量, 其信號強(qiáng)度也就越高。
3.2 管道內(nèi)壁水垢 水在長期的管道輸送過程中, 在輸水管道內(nèi)壁會形成一層堅硬的沉淀物———水垢。通常將水垢按其主要化學(xué)成分分為四類:碳酸鹽水垢、硅酸鹽水垢、硫酸鹽水垢和混合水垢等, 其對于超聲波的傳波有極大的吸收與阻礙作用。超聲波在通過該類物質(zhì)時, 受其組織結(jié)構(gòu)影響, 在傳導(dǎo)過程中發(fā)生極大地吸收衰減及擴(kuò)散衰減從而在很大程度上降低了傳感器 (探頭) 所接收到的超聲波能量, 使得所接收到的信號難以滿足設(shè)備檢測的需要。
3.3 安裝位置的干擾 流體在管路中流動時因受到管路變徑、管路方向改變等因素影響, 管路中流體流速會在變截面處和流體運(yùn)動方向發(fā)生改變處以及靠近這兩個部位的一定距離范圍內(nèi)呈現(xiàn)不均衡狀態(tài) (即這些區(qū)域水流流速不穩(wěn)定) , 從而有些影響測量結(jié)果的可靠性, 導(dǎo)致測量結(jié)果失真。4 小結(jié) 在流量測量中為了高效、準(zhǔn)確地對流量進(jìn)行測量, 在測量前應(yīng)根據(jù)相關(guān)要求及相關(guān)規(guī)定制定測量方案。測量時應(yīng)首先找到測點位置, 并且對測點處管路進(jìn)行打磨以降低表面粗糙帶來聲能損耗, 然后利用超聲波測厚儀測量測點處的管道壁厚, 同時應(yīng)獲得合適的探頭和安裝方式, 準(zhǔn)確的安裝探頭, 調(diào)節(jié)儀器信號值, 從而使儀器達(dá)到*好的檢測狀態(tài)進(jìn)而實現(xiàn)*佳測量效果。
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