西森自动化：超声波流量计的安装和使用

超声波换能器的安装直接影响测量的精度，甚至安装得不正确会使仪表不能工作，因此使用厂家购买仪表后，应当仔细阅读说明书，并按说明书要求安装。对于管道外安装的换能器要注意以下问题：

1)为保证换能器前的流体沿管轴平行流动，换能器前应有一定的直管段，其直管段的长度与换能器前管道阻力件类型有关，一般保证上游直管段长度大于10倍管直径长，下游大于5倍管直径长。在上游有阀门、泵等时，直管段长度应延长到30倍管直径长。在直管段范围内管壁内部不允许有焊接、密封垫凸缘，换能器不要安装在强磁场和管道振动的地方。

2)当流体沿管轴平行流动时，选用Z法（透过法），这也是最常用的换能器安装方式。当流体流动方向与管轴不平行或管路安装地点使换能器安装间隔受到限制时，采用V法（发射法）或 X法（交叉法）。一般两换能器之间的间隔X法比V法较近。在安装地点管道长度有限时，应用X法。当流场分布不均匀而表前直管段又短时，也可采用多声道（如双声道或四声道）来克服流速扰动带来的流量测量误差。

3)为保证两个换能器安装在管道的半圆平分线上，首先在管道外壁找出相应的两条半圆基线。对垂直管道用铅垂线定好第一条半圆基线，对水平管道需借助于水平仪找出第一条半圆基线，然后用厚0.5mm，长度稍大于两换能器之间的轴间距离h：

h= 2h₂ + h₃ = 2δtanQ₂ + DtanQ₃

式中δ——管壁厚（mm)；

D——管内径（mm)；

Q₂——声波进入管壁中的角度；

Q₃——声波进入流体中的角度。

Q₂、Q₃均由超声波声楔射到管壁时的角度Q₁依据折射定理计算得到，Q₁可从制造厂的说明书中查到。

h的塑料薄膜以第一条基线为准，紧包管壁形成一个完整的管外壁，此时膜的另一边长则为πD，取下，再沿πD/2长度取中裁开，用其按上述方法紧包管壁，找出第二条半圆基线，并用画针在管外壁标明，此两条基线即为管道的半圆平分线。在上下游换能器上涂上耐温黄油及硅脂、水玻璃耦合剂，分别装在两条基线上。

4)仪表与换能器之间应采用屏蔽电缆连接，长度一般不超过500m，电厂由于电磁场对信号干扰，一般不要超过100m。

5)超声波流量计在校验和调整时，除了对二次仪表进行调校外，还需对换能器的安装正确性进行校准，以建立超声波信号的正常循环，保证使仪表正常工作。

6)传播时间法超声波流量计只能用于清洁液体和气体，不能测量悬浮颗粒和气泡超过某一范围的液体，而多普勒法超声波流量计只能用于测量含有一定异相的液体。选型时一定注意。

7)外夹装换能器的超声波流量计不能用于衬里或结垢太厚的管道，以及不能用于衬里（或锈层）与管壁剥离（若夹层有气体会严重衰减超声波信号）或锈蚀严重（将改变超声波传播路径）的管道。

8)因换能器的工作频率各异，通常气体在100〜300kHz，液体在1〜5MHz。气体仪表不能用夹装式换能器，因固体（管道）和气体边界间超声波传播效率较低，只能用直射式换能器。

9)多普勒法超声波流量计使用的折射式换能器与传播时间法所用的夹装式换能器的发射频率等技术性能不同不能混用。

10)超声波传感器或超声换能器一般均可安装于水平、倾斜或垂直管道，垂直管道应选择流体自下而上流动的场合，若自上而下，则其下游应有足够的背压，测量点可能会出现非满流现象影响测量精度。

11)多普勒法夹装式换能器安装有对称安装和同侧安装两种方法，对称安装适用于中小管径（通常小于600mm）管道和含悬浮颗粒或气泡较少的液体；同侧安装适用于各种管径的管道和含悬浮颗粒或气泡较多的液体。

12)超声波流量计的探头使用一段时间，会出现不定期的报警，尤其是输送介质杂质较多时。解决的办法是定期清理探头(建议一年清理一次）。超声波流量计测量介质含有水等液体杂质时，流量计引压管容易产生积液，气温较低时会出现引压管冻堵现象，解决办法是对引压管进行吹扫或加电伴热。