超声波流量计的应用研究

摘要：本文在简单介绍超声波流量计相关情况的基础上，对其工作原理进行了深入细致的分析，并对超声波流量计的实际应用以及应用过程中需要注意的问题进行了讨论，文章认为，超声波流量计具有很多独特的优势，但也存在着很多注意事项，只有明确这一概念，并采取针对性措施进行维护和保养，才能充分发挥其应有的积极作用。

关键词：超声波；流量计；应用；研究

中图分类号：U467.4+6文献标识码：A 文章编号：

1 超声波流量计的原理

超声波流量计的测量原理主要分为两种类型，一种是利用超声波在穿过介质的过程中，介质的微粒会将对超声波产生一定的反射作用，从而产生多普勒效应。这种利用超声波通过介质后产生的多普勒效应检测流量的流量计被称为多普勒流量计或超声波流量计。测量的另一种方法是利用超声波在穿过介质后，介质对超声波传播速度所产生的影响来测量流量，此类流量计被称为声波时差流量计。在多普勒流量计工作的过程中，超声波发生装置产生的超声波被发射到管道当中，管道中的介质可以反射超声波，通过收集这些粒子的多普勒频率就可以测出管道内介质的流量。声波时差流量计是通过分别计量出超声波在顺流方向、逆流方向的传播时间差来测量出相应的管道内流体的流量。超声波流量计作用的发挥靠的是流量计硬件和软件共同完成，其中超声波流量计在操作的过程中涉及的主要硬件有：超声波流量计的工作电路、流量计的壳体、传输线路、计算机和超声波发生和传感器等。

2 超声波流量计的应用

2.1 液体测量

不同类型的超声波流量计的基本工作原理虽然大体相同，但是如果从结构参数等方面对其进行细分，还是可以将超声波流量细分为多种类型。在超声波流量计的工作过程中，如何选择信号传感器的位置，采用何种安装方式，都会对超声波流量计的测量精度造成巨大的影响。首先，为了能够保证超声波测量管道内的流体是平行流动的，工作人员必须要设置一定长度的直管段。就现阶段操作的实际情况来看，超声波流量计的前方一般都需要设置至少长于十倍管径的直管段；在超声波流量计的后方，一般会设有至少长于五倍管径的直管段。在对超声波流量计进行安装的过程中，必须要保证实际安装的位置符合设计与规范所提出的要求。同时，超声波流量计的传感器的安装方向要与直管的方向形成夹角，并将角度控制在45°的范围内。另外，在安装超声波流量计的过程中，工作人员要尽可能避免将其安装在管道的接口处以及存在焊接的地方。

2.2 燃气测量

目前，国内燃气公司的用户基本可分为工业、商业、民用、公福用户四种类型，这些用户在城市的分布较为散乱，需求也各有不同，总体来看，其特征主要为：中小流量、低压、管理薄弱、安装条件恶劣，所以燃气公司对于操作、维修与管理有着较高的要求。超声波流量计在燃气流量测量工作中的优势表现在以下几个方面：

（1）精确度与重复性

精确度属于外加特性，重复性则由设备的原理与制造工艺所决定，相对于其它类型的流量计而言，超声波流量计无论在重复性还是由此计算出的精确度方面，都占据着更多的优势，其中，在燃气系统的超声波流量计中广泛采用的“传播时间倒数”法是保障测量精度的重要因素，它能够将精度控制在±1%R～±2%R的水平。

（2）压力损失与量程比

压力损失是衡量设备能量消耗水平的技术经济指标，用以反映介质因装置而损失的机械能，超声波流量计并不包含任何的阻碍介质运动的部件，所以压力损失极低；量程比则是测量的最大、最小范围的比值，其值越大，工艺条件改变对设备使用所造成的影响就越低，与同等口径的罗茨流量计、涡轮流量计相比，超声波流量计的量程比要高出300%~600%的水平。

（3）经济性

经济性主要包括购置、运行、校验、维护、备品费等指标，同时，也会受到流量计的可靠性、使用性能、使用寿命等因素的影响。目前，小口径的超声波流量计已经开始投入国内市场，相比于传统的流量计开始具有更高的优势。同时，超声波流量计不需要添置其它的附属设施，运行中的介质压损几乎到了可以忽略不计的水平。另外，超声波流量计并不包含任何可动不见，维护保养简便，且耐油污性、耐灰尘性能优越，因不需配置过滤器，所以也不需要进行频繁的清洗。

2.3 日常检测

为了能够保证流量计的测量精度，工作人员要定期使用高精度的流量计对待检查流量计进行对比测量，然后计算被检测超声波流量计存在的误差。整个检测工作需要在同一时间测量多组数据，在对所获得的结果进行分析的基础上，计算出所需的流量修正系数，从而为测量的精确度提供更多的支持和保障。若流量计的安装已经过去了一段时间，工作人员应根据相关制度的要求对其进行定期复查，检查投入使用的超声波流量计是否存在安装松动等问题，并对其进行必需的清洗，使之能够长时间处于最佳工作状态。

3 结语

与其它类型的流量计相比，超声波流量计在实际应用的过程中拥有着很多独特的优势，相对而言，超声波流量计全套设备的成本较低，安装使用更加方便、快捷，能够适用的管径范围也比较大。总的来说，超声波流量计的工作原理主要包括两种类型：一种测量流量的方法是利用多普勒效应来检测介质流量的多普勒流量计；另一种方法是利用了声波时差来测量流量的声波时差流量计。需要注意的是，超声波流量计在使用过程中必需要有一个正确的安装位置，必需采用合理的安装方式。为防止受潮影响流量计的精度，还要形成相应的定期检查与维护制度，是投入使用的设备始终维持在良好的工况。

参考文献：［1］王海涛、靳英涛.超声波流量计在青海油田天然气贸易计量中的应用［J］.甘肃科技，2012，(5):68-70.［2］汪浩、王栋.超声波流量计的测量原理及在工业中的应用［J］.中国科技博览，2012，(15):291-291.［3］汲海波.超声波流量计的应用［J］.自动化应用，2012，(1):60-62.