西森自動化：超聲波流量計的安裝和使用

超聲波換能器的安裝直接影響測量的精度，甚至安裝得不正確會使儀表不能工作，因此使用廠家購買儀表后，應當仔細閱讀說明書，并按說明書要求安裝。對于管道外安裝的換能器要注意以下問題：

1)為保證換能器前的流體沿管軸平行流動，換能器前應有一定的直管段，其直管段的長度與換能器前管道阻力件類型有關，一般保證上游直管段長度大于10倍管直徑長，下游大于5倍管直徑長。在上游有閥門、泵等時，直管段長度應延長到30倍管直徑長。在直管段范圍內管壁內部不允許有焊接、密封墊凸緣，換能器不要安裝在強磁場和管道振動的地方。

2)當流體沿管軸平行流動時，選用Z法（透過法），這也是最常用的換能器安裝方式。當流體流動方向與管軸不平行或管路安裝地點使換能器安裝間隔受到限制時，采用V法（發射法）或 X法（交叉法）。一般兩換能器之間的間隔X法比V法較近。在安裝地點管道長度有限時，應用X法。當流場分布不均勻而表前直管段又短時，也可采用多聲道（如雙聲道或四聲道）來克服流速擾動帶來的流量測量誤差。

3)為保證兩個換能器安裝在管道的半圓平分線上，首先在管道外壁找出相應的兩條半圓基線。對垂直管道用鉛垂線定好第一條半圓基線，對水平管道需借助于水平儀找出第一條半圓基線，然后用厚0.5mm，長度稍大于兩換能器之間的軸間距離h：

h= 2h₂ + h₃ = 2δtanQ₂ + DtanQ₃

式中δ——管壁厚（mm)；

D——管內徑（mm)；

Q₂——聲波進入管壁中的角度；

Q₃——聲波進入流體中的角度。

Q₂、Q₃均由超聲波聲楔射到管壁時的角度Q₁依據折射定理計算得到，Q₁可從制造廠的說明書中查到。

h的塑料薄膜以第一條基線為準，緊包管壁形成一個完整的管外壁，此時膜的另一邊長則為πD，取下，再沿πD/2長度取中裁開，用其按上述方法緊包管壁，找出第二條半圓基線，并用畫針在管外壁標明，此兩條基線即為管道的半圓平分線。在上下游換能器上涂上耐溫黃油及硅脂、水玻璃耦合劑，分別裝在兩條基線上。

4)儀表與換能器之間應采用屏蔽電纜連接，長度一般不超過500m，電廠由于電磁場對信號干擾，一般不要超過100m。

5)超聲波流量計在校驗和調整時，除了對二次儀表進行調校外，還需對換能器的安裝正確性進行校準，以建立超聲波信號的正常循環，保證使儀表正常工作。

6)傳播時間法超聲波流量計只能用于清潔液體和氣體，不能測量懸浮顆粒和氣泡超過某一范圍的液體，而多普勒法超聲波流量計只能用于測量含有一定異相的液體。選型時一定注意。

7)外夾裝換能器的超聲波流量計不能用于襯里或結垢太厚的管道，以及不能用于襯里（或銹層）與管壁剝離（若夾層有氣體會嚴重衰減超聲波信號）或銹蝕嚴重（將改變超聲波傳播路徑）的管道。

8)因換能器的工作頻率各異，通常氣體在100?300kHz，液體在1?5MHz。氣體儀表不能用夾裝式換能器，因固體（管道）和氣體邊界間超聲波傳播效率較低，只能用直射式換能器。

9)多普勒法超聲波流量計使用的折射式換能器與傳播時間法所用的夾裝式換能器的發射頻率等技術性能不同不能混用。

10)超聲波傳感器或超聲換能器一般均可安裝于水平、傾斜或垂直管道，垂直管道應選擇流體自下而上流動的場合，若自上而下，則其下游應有足夠的背壓，測量點可能會出現非滿流現象影響測量精度。

11)多普勒法夾裝式換能器安裝有對稱安裝和同側安裝兩種方法，對稱安裝適用于中小管徑（通常小于600mm）管道和含懸浮顆粒或氣泡較少的液體；同側安裝適用于各種管徑的管道和含懸浮顆粒或氣泡較多的液體。

12)超聲波流量計的探頭使用一段時間，會出現不定期的報警，尤其是輸送介質雜質較多時。解決的辦法是定期清理探頭(建議一年清理一次）。超聲波流量計測量介質含有水等液體雜質時，流量計引壓管容易產生積液，氣溫較低時會出現引壓管凍堵現象，解決辦法是對引壓管進行吹掃或加電伴熱。