超声波流量计的探头
超声波流量计工作原理及常见问题概述
超声波流量计工作原理及常见问题概述一、工作原理1、概述超声流量计是一个测量仪表，它利用声学原理来测定流过管道的流体的流速。
在气体的测量现场主要的检测元件包括一对或几对超声传感器。
这些传感器都安装在管壁上，每一组传感器的表面都彼此具有规定的几何关系。
由一个传感器发射的超声脉冲由同一组内另一个传感器接收，反过来也如此。
Q.Sonic-3 采用了一个单反射声道的方案，在对面的管壁处声脉冲有一次反射。
此方案使声道的总长度增加，从而能改善分辨率（灵敏度）并拓宽流量计的范围度，如图2-1所示。
图2-1 信号反射路径2 、流速的测量超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。
当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。
如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。
这样，顺流传输时间tD 会短些，而逆流传输时间tU会长些。
这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；这样就有：LtD = ——————— -------------- (2.1)C + V • cos和LtU = ——————— -------------- (2.2)C — V • cos式中，L代表两个传感器之间声道的直线长度，可按下式确定L：L D—— = ———— -------------- (2.3)2 sin^采用电子学手段来测量此传输时间。
根据时间倒数的差，可按下式计算流速V^ L 1 1V = ————(—————)-------(2.4)2cos tD tU一般说来，沿管道横截面的流速并不是一个固定不变的常量。
在流过很长圆管的定常无涡流的流体中，流速仅是径向位置的函数。
通常称此函数为充分发展的速度分布（剖面），可以用如下的半经验幂律公式来近似它：1V(r)=Vmax(1———) n -------------（2.5）R式中，r是在半径上的位置，R是管道的半径，n是雷诺数Re和管内壁粗糙度的函数。
外夹式超声波流量计原理
外夹式超声波流量计是一种测量流量的仪器，其原理主要是根据超声波在流动的流体中测量距离（在这里是流体体积）的基本原理。
具体来说，它利用超声波在流体中传播的特性，通过检测超声波的传播时间来计算流体的体积，再换算成流量。
首先，外夹式超声波流量计使用一对超声波探头，一个固定在管道外壁上，另一个则移动在管道内部。
这个移动的探头由流速决定，从而使得超声波在两个探头之间穿过。
当超声波向介质传播时，如果介质是均匀的，其速度不会改变。
但是，当遇到流体中的障碍物（例如管道内壁）时，超声波会反射。
因此，当超声波探头接收到反射回来的信号时，就可以确定两个探头之间流体的体积（即流速）。
在这个过程中，流量计会根据检测到的超声波频率和管道截面积来计算流量。
管道截面积已知（由流量计内部刻度决定），而超声波频率则是由超声波发射器发出的。
此外，外夹式超声波流量计还具有一些特殊的设计，如使用夹在管道外的探头，可以避免管道内流体对探头的影响，提高测量精度。
同时，这种设计还可以减少管道内壁的腐蚀和结垢，从而延长测量使用寿命。
另外，外夹式超声波流量计使用方便，无需停产即可安装和测量。
它适合测量各种形状的管道，如直线管道、U型管等。
而且，由于其测量准确度高、测量范围广，因此在工业生产中得到了广泛应用。
总的来说，外夹式超声波流量计的原理是基于超声波在流体中的传播特性，通过检测超声波的传播时间来计算流体的体积，再换算成流量。
其特殊的设计和优点使得它在工业生产中具有广泛的应用。
超声波流量计在日常使用中会出现的问题以及解决方案
超声波流量计在日常使用中会出现的问题以及解决方案超声波流量计是一种广泛应用于工业领域的仪器，可对各类液体的流量进行非接触式测量。
但是在日常使用中，可能会出现一些问题影响其正常工作。
本文将对超声波流量计在日常使用中可能出现的问题进行总结，并提出相应的解决方案。
问题一：误差较大使用超声波流量计进行测量时，可能会出现误差较大的情况。
导致这种情况的原因有很多，比如测量环境的变化、电池电量的降低、传感器的损坏、波束的散射等等。
为了解决这个问题，我们可以采取以下措施：•清洁测量仪器及周围环境•更换电池或及时充电•更换损坏的传感器•调整波束角度，减少波束的散射问题二：测量的稳定性不够超声波流量计在测量时，可能会出现测量的稳定性不够的情况。
这通常是由于测量环境的因素影响造成的，比如水流速度的改变、水压力的变化等等。
要解决这个问题，可以采取以下方法：•安装阀门，控制水流速度•设置高于预期的数量级测量范围问题三：信号失真或不存在当我们使用超声波流量计进行测量时，有时可能会出现信号失真或者信号不存在的情况。
这可能是由于探头故障、传感器损坏或者电路损坏等原因造成的。
要解决这个问题，可以采取以下方法：•更换探头，对于老旧探头的超声波流量计应该及时更换，以免影响准确性•更换传感器•检查电路是否有损坏或松动问题四：降低噪声的影响超声波流量计也容易被周围环境的声音和震动影响，导致测量不准确。
为了解决这个问题，我们可以采取如下措施：•对使用场合进行合理的安排，避免噪声污染•尽量将仪器安装在远离噪声的地方•使用吸音材料来降噪问题五：温度变化对测量的影响超声波流量计的工作受到温度变化的影响较大，而高温或低温对其工作稳定性影响也很大。
对于这个问题，我们可以采取以下方法：•使用高温或低温型的超声波流量计•合理安装仪器，尽量避开高温或低温的环境•选用稳定性更高的超声波流量计综上所述，超声波流量计在日常使用中可能会出现多种问题，但这些问题也都有相应的解决方案。
手持流量计操作说明(超声波)
超声波手持流量计操作说明
1、按M(MENU简称M健)11窗口输入管道外直径
2、在M12窗口输入管道壁厚（内径流量计自动计算出来）
3、在M14窗口选择材质类型
4、在M20窗口选择流体类型:水
5、在M23窗口选择探头类型：
6、在M24窗口选择安装方法：用Z法
7、在M26窗口选择1固化参数并总使用（设完参数最后到此窗口按两下确认健ENT健即可）
8、看一下M25窗口传感器安装距离
这是Z法安装方法传感器在管道两侧和传感器安装方式（注意常感器位置：不是管道上下是两侧）
9、传感器安装距离在管道上用卷尺量出安装距离后，把传感器在管道安装部位打磨一下面极面积大一些，以便后面传感器可以调整。
10、把传感器用电缆连接红接正黑接负
11、用硅胶涂在传感器上用绑带绑在安装点上，
12、看一下流量计M90窗口看一下信号强度Q（越高越好）
13、在M91窗口看一下传输比100%正负3。
超声波流量计操作说明
超声波明渠流量计
一、产品简介
明渠流量计积算仪是一款通用工业智能仪表，具有工业通用 4-20mA，0-20mA，1-5V，0-5V 等线性信号输入方式，及 RS485 串口输入功能（可选）。本仪表集成两路信号输入控制模块，可同 时分别控制每路信号，也可以对两路做相关运算，并显示和输出结果。配合本公司的超声波液位 计使用，可组成液位差控制系统。本仪表集成明渠流量积算仪功能，可作为明渠流量计使用。创 新数据源设计，使应用更具灵活性。
0~13
48
第 2 行显示 第 2 行显示数据源（表 5-1）
0~13
本文作者： 深圳得加利水处理科技有限公司
超声波明渠流量计
49
第 3 行显示 第 3 行显示数据源（表 5-1）
50
第 4 行显示 第 4 行显示数据源（表 5-1）
51
省电模式 0 常开，1 白天，2 无按键（关背光）
52
菜单密码 进入菜单的密码
43
IN 数学运算 数学运算公式(表 8-1)
0~9999999
44
时间设置 系统时间设置
0
45
时钟调速 时钟调速（间隔多少秒增或减一秒）
-9999999~9999999
46
自动打印 自动打印时间间隔分钟数（0 为不自动打印） 0~9999999
47
第 1 行显示 第 1 行显示数据源（表 5-1）
菜单翻页，长按退出菜单
菜
进入菜单项
单
列
表
下翻页
上翻页
确认输入 数 字
移位 输 入
加数 状 态
减数
断电后，按住 通电还原出厂设置。数字加数顺序是从 0～9 . － 循环， 减数相反。 本机菜单分为输入菜单、输出菜单、流量菜单、系统设置、历史数据五组。详见下表：
超声波流量计安装应用过程中应注意的问题
超声波流量计安装应用过程中应注意的问题
超声波流量计测量原理是通过测量流速来确定流量，上游探头A将超声波传递到下游探头B，下游探头B将超声波传递到上游探头A，超声波在两探头之间传播的时差可以测量出来液体的流速。
如图1所示。
超声波流量计经常用于测量含有固体悬浮物的液体。
在液体中含有颗粒时，流量计测量的是颗粒的速度。
因为超声波的反射物是固体，当流体流速慢时，固体颗粒漂浮在管道上面或沉积在管道底部都有可能产生错误计量。
因此，在应用中，考虑采用具有自身补偿功能的超声波流量计，在安装超声波流量计探头之前，必须在管道上打磨出一片比传感器大的光滑面积，去除铁锈和垢物，管道必须出现金属的光亮。
安装超声波流量计应避免安装在剧烈震动的管道上，使用水平管道时，一般应安装在管道的侧面，避免安装在顶部、下部（可能产生干扰信号），安装点要远离节流阀、喷口式在渐离细管道上。
另外，管道中普遍存在气泡，如果气体聚集处占据一定的有效载面积，则流量计将产生计量误差，同时，也会使超声波发生散射影响流量计的正常工作。
因此，可采取在管道上游焊接排气阀将会减少气体对流量计准确计量的影响。
其次，超声波流量计易受外界噪声的干扰，一般需要对仪表及仪表柜加装接地装置。
在使用超声波流量计时，还应考虑管道结垢对计量数
据准确度的影响。
对结垢较厚或不标准管径的管道使用超声波流量计计算流量时，如果仍按标准管径输入仪表就会产生计量上较大的误差，特别是对某些使用时间较长的管道，管径难以测量，使超声波信号难以通过。
对于此种使用时间较长的管道，一般采取将加装超声波流量计的管道更换为符合超声波流量计安装条件的直段标准不锈钢管，即可确保超声波流量计的准确计量。
超声波流量计的测量原理介绍
超声波流量计的测量原理介绍日常检查的目的是保证或证明电磁流量计是在受控状态下运行。
日常检查的方式一般有在线检查和离线检查两种，重要是验证电磁流量计的流量测量值是否符合并保持预期的日常检查的目的是保证或证明电磁流量计是在受控状态下运行。
日常检查的方式一般有在线检查和离线检查两种，重要是验证电磁流量计的流量测量值是否符合并保持预期的计量要求。
检查电磁流量计，除零点检查外，还将流量传感器、转换器和连接电缆分开进行。
1、整机零点检查整机零点检查的技术要求是：流量传感器测量管充足液体且无流动，这在很多企业现场不具备条件而放弃整机的零点检查和调整，但可转而对转换器作单独的零点检查和调整。
从技术上讲，这必须在传感器检查完毕后且保证传感器励磁回路和信号回路的绝缘电阻正常（均包含电缆）的前提下才有实际意义，否则整机就不能正常运行。
通常转换器单独零点为负值，数值也很小；假如其肯定值大于满量程的5%就需要先做检查，待确认原因后再作调整。
通常情况下电磁流量计整机的零点和转换器单独的零点差异值小于1%。
大于5%的零点差异值有很多情况是用户在管道阀门关闭不良情况下进行不正确调零操作所致。
2、连接电缆检查该项检查内容是检查信号线与励磁线各芯导通和绝缘电阻，检查各屏蔽层接地是否完好。
3、转换器检查该项检查内容是用通用仪表以及流量计型号相匹配的模拟信号器替换传感器供给流量信号进行调零和校准。
校准包含零点检查和调整、设定值检查、励磁电流测量、电流/频率输出检查等。
需要注意的是：检查项目要与上一次检查值（或出厂值）进行比较，分析其是否有变更或变更是否符合原计量要求。
4、流量传感器检查该项检查内容是：通过对励磁线圈的检查和检查转换器所测得的励磁电流以间接评价磁场强度是否变更；测量电极接液电阻以评估电极表面受污秽和衬里附着层情形；检查各部位绝缘电阻以判定零件劣化程度以评估是否会引入干扰。
对能停止介质流动条件的管线则可察看和测量电极和衬里附着层厚度，以估算清洗附着层前后因流动面积变更引入的流量值变更。
超声波探头的q值
超声波探头的q值
北京康纳森进口超声波流量计采用时差式测量原理：一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差Δt，根据推算可以得出流速V和时间差Δt
之间的换算关系V=(C2/2L)×Δt，进而可以得到流量值Q。
信号有80左右，Q值80-92波动，但是没有流量显示，管内的水肯定是流动的
信号强度不是很高，Q值在波动，但不显示流量。
有以下几种情况引起：
1、安装问题：不知在安装外贴表前，是否对管壁进行打磨，安装传感器时是否涂抹耦合剂，安装尺寸是否正确。
2、传感器的上下游装反了？
可以调换上下游尝试。
3、管子里的水流速过低，低到了流量计不能判断的地步。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
八十年代初期, 英国煤气公司开始研发四通道 的超声波流量计
������ 1986: 英国煤气公司授权Daniel公司作为唯一 的开发商,进一步开发该类型流量计的工业领域的 应用
2019/1/12
9
1989: 第一台模拟电路超声波流量计顺利出厂,在英 国开始销售并用于商业计量 1993: DANIEL公司采样自动增益控制和数字信号 处理技术改善了流量计的电子单元,提高了信号的 保真度和流量计的精度
2019/1/12
10
1994: DANIEL引入防爆的Mark II电子处理装置 1998: DANIE南分公司采用7台DANIEL高级超声波流量计 用于贸易计量，向重庆和四川的大型天然气用户供气。
������
2019/1/12
4
2019/1/12
1.1.2 天然气计量系统的基本组成
������
） 1、工况流量测量仪表（如气体超声波流量计
������ 用于测量在管道中实际输送状态下的天然气流 量
2019/1/12
5
������
2、温度、压力测量仪表（如温度、压力变送 器） 用于测量管道实际输送气体的状态
������
3、天然气组成分析仪表（如气相色谱分析仪）
吴禹峰
2019/1/12
1.1 超声波流量计
2019/1/12
2
1.1.1基本概念
超声波计量系统的任务
准确测量经过在气体输送管道中安装的超声波流 量计的天然气量
2019/1/12
3
怎样衡量天然气的量
A，体积计量：将经过超声波流量计的、在实际输 送状况下的天然气量转换为某一指定状态（标准 状态）下的天然气量 B，能量计量：将经过超声波流量计的、在实际输 送状况下的天然气量转换为该气量燃烧后可以发 出的热量
2019/1/12
17
本安型传感器信号检测回路
2019/1/12
18
2019/1/12
19
高级超声波流量机流量方程
2019/1/12
20
流量从上诉方程中求出
2019/1/12
21
多通道即多路流速测量
2019/1/12
22
权重因子仅取决于探头的几何分布情况!
2019/1/12
23
四 通 道 超 声 流 量 计
1. CBM 技术的发展和演变:
AGA10报告提出了SOS技术的论述，结合Daniel超声波流 量计诊断 软件ＤＵＩ和ＣＵＩ的发展，逐步形成了以 CUI/SOS技术为核心，同时结合温度，压力，气体组分分 析，场站控制，管路设计等多方因素影响最终形成了超声 波流量计现场诊断技术ＣＢＭ 第一篇论述CBM的论文：Operational Experience with USM in Fiscal Gas Service. North Sea Flow Mea. Workshop, 1998 根据AGA10号报告, ALLIANCE管线和加拿大计量局一起 通过六年测试，获准每六年重复标定计量用超声波流量计
2019/1/12
14
1.1.5 超声波流量计的基本原理
2019/1/12
15
超声波流量计的探头
2019/1/12
16
������ 计
DANIEL 超声波流量计是时间直通式超声流量
– 声波由一个探头发射另一个接收，不经管壁反射 – 声波由上游向下游传输的时间(由于声波被气流推动)小于 声波由下游向上游传输的时间(声波被气流反向阻挡) – 这两个时间之差与气流的速度存在某种关系 – 从上下游测得的传输时间可以计算出气流的平均速度和声 波的速度
11
2001：大庆油田天然气公司采用7台DANIEL 中级 超声波流量计用于储气库和内部管线计量。
2005: DANIEL 将Mark II升级为MarkIII电子处理装 置
2019/1/12
12
1.1.4 高含硫、带有凝析液天然气中使用 超声波流量计与孔板流量计的比较
������
精度
– 高级超声波流量计精度:优于0.5% – 与孔板和涡轮流量计相比，精度不易受气质和分层的影响 – 孔板流量计在内部肮脏的情况下,计量数据会呈负偏差。 DANIEL 超声波流量计即使在表体内部有大量污垢的情况 下,仍能保持高精度.
29
2019/1/12
自2000年起至今，英国壳牌公司在北海终端的DN300 Daniel 超声波流 量计开始每季度在Aukland, Bishop实流标定，并使用CUI和CBＭ记录 数据,为CBM技术的成熟积累了大量数据和经验
������ 分析管道中输送的天然气成份，用于计算天然 气 的可压缩程度或天然气的可发热程度 ������
2019/1/12 6
4、计量二次仪表（如流量计算机） ������ 综合上述测量结果，计算出满足贸易交接要求 的量值
2019/1/12
7
2019/1/12
8
1.1.3 丹尼尔超声波流量计的发展历史
2019/1/12
13
������
高含硫气体对仪表的寿命影响
– 硫化氢腐蚀孔板表面，造成金属件疲劳，缩短寿 命，具严重的安全隐患。超声波内部没有可动部 件，经过特殊处理的内表面可以耐受H2S的侵蚀， 可延长维护保养的时间间隔。 – 无插入管道内部的部件，即使管道中有残渣也不 会损坏仪表的任何组件。
2019/1/12 24
流量计算的步骤
������ ������ ������ ������ 1. 测量每个通道的声波传输时间 2. 计算每个通道的速度 3. 计算平均速度 4. 流速乘以截面积
25
2019/1/12
1.1.6 超声波流量计现场诊断(CBM)的意义和影响 – CBM 技术的发展变化和现状
– CBM技术的基本概念
– CBM技术的应用实例
2019/1/12
26
2019/1/12
27
超声波流量计现场诊断(CBM)的意义
超声波流量计现场诊断(CBM)是一种基于现代技术的，关注于计量场站运行管理的解决 方案．它可以实现： – 提高计量的精度和重复性 – 通过远程诊断获取场站的各种数据和动态趋势信息 – 方便维护人员采取预防性维护 – 减少昂贵的停车和非正常工作时间 – 有效计划维护和再标定周期，节约运行成本 – 有效监控各种设备的动态变化，延长设备寿命 – 在现有硬件投资的基础上，无须大量投入就可以发挥现有设备的巨大潜能， 生产运行的效率 2019/1/12 从而提高 28