超聲波流量計(jì)的測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)

　　超聲波流量計(jì)是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的，相對(duì)于其它諸多原理的流量計(jì)儀表而言，超聲波流量計(jì)是新興的儀表之一。

　　2　現(xiàn)代流量側(cè)量的新要求

　　在現(xiàn)代裝置中，由于其測(cè)量介質(zhì)的多樣性及介質(zhì)本身或者是工藝過程的要求，對(duì)測(cè)量往往有更高的要求，主要體現(xiàn)在：

　?。?）寬量程比：在石化、化工中，由于工藝情況的特殊性，對(duì)某些測(cè)量點(diǎn)（如火炬氣）要求測(cè)量?jī)x表具有很寬的量程比。

　?。?）高參數(shù)流：在某些工藝狀況下，被測(cè)介質(zhì)可為高參數(shù)流（超大管徑、高溫低溫、高壓、高粘，或是同時(shí)具有多個(gè)高參數(shù)） 。對(duì)于高參數(shù)流的測(cè)量，往往被視為傳統(tǒng)測(cè)量方法的“禁區(qū)”。

　?。?）低泄漏/無泄漏：不少工業(yè)裝置中，部分介質(zhì)（氣液態(tài)）由于其特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，要求在生產(chǎn)的過程中做到?jīng)]有泄漏或盡量減少泄露漏。

　?。?）低維護(hù)量：為確保裝置的連續(xù)投產(chǎn)，還要求儀表無需維護(hù)或極少需要維護(hù)，一旦發(fā)生故障，還可在線進(jìn)行維護(hù)而不影響工藝生產(chǎn)。

　　3　超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)

　　常用的超聲波流量計(jì)按其工作原理分類大致可分為時(shí)差法和多普勒法，其中前者占據(jù)了大多數(shù)的超聲波流量計(jì)應(yīng)用。

　　超聲測(cè)量?jī)x表的流量測(cè)量準(zhǔn)確度幾乎不受被測(cè)流體溫度、壓力、粘度、密度、電導(dǎo)率等參數(shù)的影響，又可制成非接觸及便攜式測(cè)量?jī)x表，故可解決難以測(cè)量的強(qiáng)腐蝕性、非導(dǎo)電性、放射性及易燃易爆介質(zhì)的流量測(cè)量問題。

　　另外，一臺(tái)超聲波流量?jī)x表可適應(yīng)多種管徑測(cè)量和多種流量范圍測(cè)量，其適應(yīng)能力也是很強(qiáng)的。

　　同其它原理的流量計(jì)相比，超聲波流量計(jì)一般量程比可達(dá)300: 1,超寬的量程比可達(dá)1500 ∶1,不產(chǎn)生壓損，全線性測(cè)量范圍以及低維護(hù)的特點(diǎn)。

　　當(dāng)超聲波流量計(jì)在氣體應(yīng)用時(shí)，由于存在諸多技術(shù)難點(diǎn)，如氣體的聲阻抗遠(yuǎn)小于超聲波探頭的聲阻抗從而造成超聲波信號(hào)信噪比過低等，使得大多數(shù)超聲波流量計(jì)生產(chǎn)廠家無法涉足氣體應(yīng)用。但也有少數(shù)廠家憑借其出色的研發(fā)能力與獨(dú)特的處理技術(shù)在氣體應(yīng)用領(lǐng)域獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷。如EMERSON Daniel公司和GE Panametrics公司等世界知名廠商，在國(guó)內(nèi)報(bào)道的有上海同濟(jì)大學(xué)研制，上海寶音電子有限公司推出的WZ系列超聲流量計(jì)。

　　4　應(yīng)用實(shí)例

　　基于上述超聲波流量計(jì)的諸多優(yōu)點(diǎn)，它正越來越多地應(yīng)用于各類工業(yè)裝置中。

　　上海賽科（ SECCO）位于上海化工園區(qū)，是中國(guó)現(xiàn)有最大的乙烯及下游產(chǎn)品的生產(chǎn)基地，其測(cè)量?jī)x表選用中，采用了較多的超聲波儀表，用于工藝介質(zhì)（氣/液體） 、火炬氣及循環(huán)水的測(cè)量。下面對(duì)應(yīng)用較好的場(chǎng)合舉幾個(gè)例子。

　　4. 1　超聲波流量計(jì)用于物料氣和飽和蒸汽混合氣體的測(cè)量

　　賽科（ （ SECCO）某裝置中的一物料蒸汽為混合氣體和水燕氣共存，測(cè)量要求壓損小，且物料中含有細(xì)小液滴，用其它差壓式儀表難以測(cè)量，難以解決小液滴的粘附，由于超聲波流量計(jì)是采用聲速測(cè)量原理，解決了該物料測(cè)量的難點(diǎn)，得到良好的應(yīng)用。

　　據(jù)中國(guó)鋁業(yè)公司中州分公司介紹，目前超聲波流量?jī)x表廣泛使用在煤氣、壓縮空氣、二氧化碳?xì)怏w等氣體的計(jì)量中，從根本上解決了煤氣中的煤焦油、壓縮空氣中的水分及高溫高壓、二氧化碳?xì)怏w中雜質(zhì)的影響。

　　4. 2　超聲波流量計(jì)用于火炬氣的測(cè)量

　　火炬氣組分變化不定，且管徑大、壓力低，當(dāng)組分變化劇烈時(shí)一般流量計(jì)難以測(cè)量。火炬氣的量程變化大，在工藝正常的情況下，火炬氣的流量相對(duì)較低。當(dāng)某一裝置出現(xiàn)異常，火炬氣流量會(huì)有較大幅度的上升。如遇緊急情況，火炬氣的排放可能達(dá)到80m / s以上。這就要求測(cè)量?jī)x表能夠適應(yīng)組分變化，井且具有很寬的量程比，一臺(tái)儀表可以覆蓋火炬氣的整個(gè)流量范圍。

　　SECCO選用了火炬氣超聲波流量計(jì)具有及高的量程比（ 1500: 1 ） ,不但可以適應(yīng)組分的劇烈變化，而且還可以測(cè)最介質(zhì)的分子量。更精確的質(zhì)量流量數(shù)據(jù)以及對(duì)火炬氣成份更準(zhǔn)確的了解可以改善裝置運(yùn)行的效率；這包括，對(duì)火炬氣噴嘴處燕汽注入量的準(zhǔn)確測(cè)控；火炬氣泄漏的快速查找；工藝控制隱患的及早發(fā)現(xiàn)以及工廠工藝的精確平衡。該流量計(jì)還配置在線插拔裝置，使得在工藝管線正常工作的情況下拆裝探頭進(jìn)行清潔維護(hù)，大大減輕了維護(hù)量。

　　在SECCO類似的應(yīng)用還有某些組分有變化的應(yīng)用。

　　4. 3　超聲波流量計(jì)用于循環(huán)水和廢水的測(cè)量

　　鑒于液體超聲波流量計(jì)的適用范圍很寬（管外徑從12mm到5m,甚至更大） ,賽科選用了多臺(tái)超聲波液體流量計(jì)測(cè)量循環(huán)水， 管徑從DN80 到DN1000。所選儀表采用聲波導(dǎo)技術(shù)，可以承受各種極端工藝條件（耐溫范圍； - 200℃到600℃；耐壓范圍：可與工藝法蘭同級(jí)） 。

　　據(jù)報(bào)道上海城市污水處理一期工程采用的也是超聲波流量計(jì)。

　　5　設(shè)計(jì)選用時(shí)注意

　　（1）超聲波流量計(jì)用于氣體計(jì)量的精確測(cè)量時(shí)，要帶溫度、壓力補(bǔ)償。

　　（2）超聲波流量計(jì)夾裝式傳感器夾在管壁外面，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)管道材質(zhì)要求低（管道材料可以是金屬、塑料和玻璃等）。 但價(jià)格未必比插入式的便宜，因?yàn)?，前者的探頭價(jià)格較貴。

　　（3）超聲波流最計(jì)用于測(cè)量蒸汽、火炬氣和混合氣體等介質(zhì)，由于測(cè)量精度要求較高，故需帶測(cè)量管。

　　（4）超聲波流量計(jì)在應(yīng)用時(shí)，對(duì)測(cè)量氣體和液體，儀表前后直管。