超聲流量計(jì)在液體實(shí)流標(biāo)定中的難點(diǎn)分析與解決方案

隨著當(dāng)前經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，超聲流量計(jì)被越來越多地應(yīng)用在液體物質(zhì)貿(mào)易計(jì)量中。上海上儀股份公司超聲波流量計(jì)是一種常用不直接接觸被測介質(zhì)的非接觸式流量計(jì)，它通過測量超聲波技術(shù)在介質(zhì)內(nèi)的傳播時間差來測量流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出流體的流量。它采用了先進(jìn)的多脈沖技術(shù)、信號數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯技術(shù)，使流量儀表更能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境，計(jì)量更方便、經(jīng)濟(jì)、準(zhǔn)確。超聲波流量計(jì)和電磁流量計(jì)一樣，因儀表流通通道未設(shè)置任何阻礙件，均屬無阻礙流量計(jì)，是適于解決流量測量困難問題的一類流量計(jì)，上海上儀股份公司特別在大口徑流量測量方面有較突出的優(yōu)點(diǎn)，它是發(fā)展迅速的一類流量計(jì)之一。但液體超聲波流量計(jì)與機(jī)械式流量計(jì)不同的是流量計(jì)的計(jì)量具有滯后性，使得流量計(jì)對液體流量擾動具有高敏感性，這是在檢定液體超聲波流量計(jì)的難點(diǎn)。本文分析了液體超聲波流量計(jì)的相關(guān)特性，依據(jù) JJG1030-2007 超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程以標(biāo)準(zhǔn)表為標(biāo)準(zhǔn)裝置做流量計(jì)的實(shí)流標(biāo)定。

1 液體超聲波流量計(jì)的相關(guān)特性

1.1 液體超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢

超聲波流量計(jì)是一種非接觸式儀表，它既可以測量大管徑的介質(zhì)流量也可以用于不易接觸和觀察的介質(zhì)的測量。它的測量準(zhǔn)確度很高，幾乎不受被測介質(zhì)的各種參數(shù)的干擾，尤其可以解決強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測量問題。且量程比高，無機(jī)械傳動部件不容易損壞，免維護(hù)，壽命長。獨(dú)特的信號數(shù)字化處理技術(shù)，使儀表測量信號更穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、計(jì)量更準(zhǔn)確。

1.2 液體超聲波流量計(jì)的缺點(diǎn)

超聲波流量計(jì)主要由流量計(jì)表體、超聲換能器及其安裝部件、信號處理單元和流量計(jì)算機(jī)組成。先進(jìn)的控制理論和成熟的電路設(shè)計(jì)為流量計(jì)多種功能的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，如果要提高流量的測量精度 , 就要進(jìn)一步完善測量線路的設(shè)計(jì)，提高對聲速的測量。超聲波流量計(jì)高度集成的電路設(shè)計(jì)勢必會提高設(shè)計(jì)制造的成本與難度，而一旦發(fā)生故障，維修難度也相應(yīng)增加。另外，超聲波流量計(jì)可測流體的溫度范圍受超聲波換能器鋁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的原始數(shù)據(jù)不全。目前在 200℃以上的流體測量中還不適用超聲波流量計(jì)。

2 液體超聲波流量計(jì)的標(biāo)定

結(jié)合超聲波流量計(jì)的相關(guān)特性，分析超聲波流量計(jì)在液體實(shí)流標(biāo)定中的難點(diǎn)。非常好，在策略上要結(jié)合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，以實(shí)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，保證各個流量的穩(wěn)定液體超聲波的流速測量也有很大的變化，每次的聲道都要以測速的結(jié)果和區(qū)域?yàn)橹笜?biāo)，使得整個測量速度和傳感器在位置上得到統(tǒng)一性，在變化的原因主要是以不同的流體為主，實(shí)現(xiàn)擾動，在每次的擾動上主要以漩渦和管閥件及其整流器為主，在進(jìn)行越靠近的狀態(tài)下，還要保證數(shù)據(jù)的發(fā)散性越大，當(dāng)然在穩(wěn)定情況下，還要保證聲道的速度使得固定，這樣的液體超聲的聲道和流速平均值得到合理性。第二，合理的擾動頻率和頻譜。結(jié)合流體力學(xué)來進(jìn)行分析，每次的流速都會產(chǎn)生高頻率，以管段上游的管閥來說，整流器會不斷地導(dǎo)致高頻的擾動，一旦流速出現(xiàn)變化或者發(fā)生變相，那么會導(dǎo)致低頻擾動，在此過程中還要結(jié)合各聲道流速的變化也會在此過程中實(shí)現(xiàn)擾動，使得在低頻量擾動過程中出現(xiàn)完善的聯(lián)系。每次進(jìn)行流體擾動時，都會導(dǎo)致液體超超聲波產(chǎn)生一些不規(guī)則的脈沖現(xiàn)象。第三，合理的合成脈沖來完善超聲波流量計(jì)的相關(guān)部件來產(chǎn)生脈沖。流量計(jì)通過測量超聲波技術(shù)在介質(zhì)內(nèi)的傳播時間差來測量流體的流速，計(jì)算出得到平均流速，從而輸出脈沖信號，在輸出過程中以信息滯后為特性，在正常情況下，還需要設(shè)置出適合的儀表系數(shù)，使得在脈沖狀態(tài)下完善測量精度。在標(biāo)定的狀態(tài)下，脈沖信號延遲對測量的精度有影響，使重復(fù)性變化大，導(dǎo)致儀表系數(shù)發(fā)生變化。因此，在標(biāo)定液體超聲波流量計(jì)時盡可能減少流體不穩(wěn)定對檢測過程的影響。

超聲波流量計(jì)在選擇檢測方法時一般以標(biāo)準(zhǔn)表作為標(biāo)準(zhǔn)裝置，由于超聲流量計(jì)存在不均勻的脈沖輸出，導(dǎo)致對其進(jìn)行檢定的容積值巨大。大型體積管在制造、使用、運(yùn)輸方面存在有很多不便之處，嚴(yán)重制約著超聲波流量計(jì)的檢定工作。同時，還要完善以標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測的工作原理是水流在相同時間間隔內(nèi)，連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)表（組）和被檢表，用比較的方法確定被檢表的誤差。根據(jù)超聲波流量計(jì)不同口徑、流量范圍，選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)表和管段進(jìn)行檢測。標(biāo)準(zhǔn)表法檢測可以實(shí)現(xiàn)累計(jì)流量體積值的比較及瞬時流量的比較，操作方便，數(shù)據(jù)能實(shí)時準(zhǔn)確的顯示在控制系統(tǒng)中。當(dāng)然對于口徑大于 DN600或者不適合拆卸運(yùn)輸檢測的超聲波流量計(jì)也可選擇在線檢測。

3 結(jié)語

本文針對超聲流量計(jì)在液體實(shí)流標(biāo)定中的難點(diǎn)與解決方案進(jìn)行分析，上海上儀股份公司主要結(jié)合不同流量計(jì)來完善和解決其中的不足和難題，還要結(jié)合當(dāng)前液體超聲波的特性來完善，以優(yōu)勢來保證標(biāo)定的穩(wěn)定性。同時，結(jié)合這樣的方法來完善解決方案，以經(jīng)濟(jì)性能高、性價(jià)比高的優(yōu)勢來完善。