超聲波流量計(jì)可用來(lái)測(cè)量不易接觸、不易觀察的流體流量和大管徑流量,其對(duì)流體的溫度、粘度、密度等因素不敏感,靈敏度高,安裝維修方便,通用性好。目前其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利和污水處理等行業(yè)。
超聲波在流體中傳播會(huì)載上流體的流速信息,通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測(cè)出流體的流速信息,進(jìn)而可換算成流量。根據(jù)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)原理,超聲波流量計(jì)可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、空間濾波法、噪聲法等類(lèi)型。傳播速度差法是測(cè)量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r(shí)的速度差來(lái)反映流體流速,從而測(cè)出流量。多普勒法是應(yīng)用超聲波的多普勒效應(yīng)測(cè)得順?biāo)骱湍嫠鞯念l 差來(lái)反映流體流速,從而測(cè)出流量。傳播速度差法又包括時(shí)差法、相位差法、直接時(shí)差法等。一般而言,被測(cè)流體中不含大濃度的懸浮顆粒時(shí),采用時(shí)差法; 當(dāng)被測(cè)流體中懸浮顆粒比較多時(shí),采用多普勒法。水電站中一般在引水隧洞、機(jī)組蝸殼前的壓力鋼管等部位需要安裝超聲波流量計(jì),而電站這些部位水質(zhì)比較清潔,因此,在水電站中應(yīng)用時(shí)差法超聲波流量計(jì)較為廣泛。
根據(jù)超聲波在管道中的反射次數(shù),外夾式超聲波流量計(jì)可分為“Z”型、“V”型、“N”型等安裝方式。對(duì)于“Z”型安裝的超聲波流量計(jì),超聲波在管道中直接傳輸,沒(méi)有折射,信號(hào)衰減小,建議300mm以上管徑優(yōu)先選用“Z”型安裝。“V”型安裝的超聲波流量計(jì)的超聲波波束在管道中反射1次,穿過(guò)流體2次;“N”型安裝的超聲波流量計(jì)的超聲波波束在管道中反射2次,穿過(guò)流體3次。由于超聲波傳播時(shí)間越長(zhǎng),測(cè)量精度就越高,因此,在測(cè)量小口徑管道中的流體流量時(shí),可采取多次反射的方法,增大超聲波的傳播路徑,進(jìn)而增大其傳播時(shí)間,提高超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度。但每次反射都會(huì)造成超聲波信號(hào)的衰減,故傳播次數(shù)也不宜過(guò)多。故“V”型安裝與“N”型安裝相比,“V”型安裝更為常用,管徑在100~300mm時(shí)可優(yōu)先選用“V”型安裝。
南美某水電站位于南美洲厄瓜多爾薩莫拉·欽奇佩省境內(nèi)的薩莫拉河上,工程開(kāi)發(fā)的主要任務(wù)為發(fā)電,該電站為低閘長(zhǎng)引水式電站,裝設(shè)3臺(tái)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組,單機(jī)容量60MW。根據(jù)業(yè)主要求,該電站在每臺(tái)機(jī)組進(jìn)水閥前的壓力鋼管上安裝1套單聲道外夾式超聲波流量計(jì),用于測(cè)量機(jī)組進(jìn)口的流量,壓力鋼管內(nèi)徑為1400mm。超聲波流量計(jì)的安裝布置,換能器采用“Z”型安裝,兩換能器水平平齊,與管道軸線水平方向一致,換能器電纜接入控制箱。確定好換能器具體安裝位置后,用擰緊固定螺絲將換能器安裝框架在管道外壁固定好,在管道周?chē)p繞安裝帶,安裝帶的松緊程度通過(guò)安裝帶調(diào)節(jié)螺母進(jìn)行調(diào)節(jié),通過(guò)安裝帶對(duì)換能器安裝框架加固。再將涂有耦合劑的換能器裝入換能器安裝框架,擰緊換能器的固定螺絲,將換能器緊緊固定在預(yù)定的安裝位置。控制箱通過(guò)螺栓和螺釘在墻上固定。