超声波流量计大体可分为插入式、管段式、外夹式和便携式等,其主要特点如下。 (1)优点:非接触式测量,适合于大口径、大流量测量;无压力损失,不干扰流体;适合于任何液体;安装维护方便。 (2)缺点:被测液体中含有气泡或有杂音时,会影响测量精度;可测流体的温度范围受超声波换能器及换能器与管道之间的耦合材料耐温程度的限制,高温下被测流体传声速度的原始数据不全。 (3)应用。超声波流量计在石油、化工、冶金、电力等领域被广泛应用,常被用在工厂排放液、脏流程液等流量测量,以及作业区的西气东输的管线上计量。 超声波流量计主要由安装在测量管道上的超声换能器(或由换能器和测量管组成的超声流量传感器)和转换器组成。超声波流量计和电磁流量计一样,因仪表流通通道未设置任何阻碍件,均属无阻碍流量计,是适于解决流量测量困难问题的一类流量计,特别在大口径流量测量方面有较突出的优点,它是发展迅速的一类流量计之一。 超声波流量计是利用测量超声波在管道中传播的时间的原理而实现的,液体流量则通过液体流速、管道截面以及雷诺数等得到。其基本原理如下图所示。
在管道中斜装一对超声波传感器两个传感器之间的距离L为超声波传播声程。那么,超标在两各传感器之间的顺流和逆流传播时间分别为:
式中:C为超声波在静止液体中的传播速度,随气体性质变化而变化。 V为液体的流速。 θ为超标声程L与管道轴线之间的夹角。 由上两式可以得出超声波沿声程上的线平均流速。
由此可以看出:超声波流量计采用直接的动力学原理进行测量,无任何假定条件,液体流速仅与测量菜蔬(1/ts-1/tn)有关,与液体本身的性质无关,即不受液体成分、密度、温度等影响。
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