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技術(shù)文章

外夾式超聲波流量計(jì)在水電站中的應(yīng)用

閱讀：24發(fā)布時(shí)間：2023-3-15


    超聲波流量計(jì)可用來測(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?！癡"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。

    某水電站工程開發(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，在管道周圍纏繞安裝帶，安裝帶的松緊程度通過安裝帶調(diào)節(jié)螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過安裝帶對(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?？刂葡渫ㄟ^螺栓和螺釘在墻上固定。

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