所謂循環(huán)水,即在企業(yè)生產(chǎn)過程中作為熱量的載體,可以循環(huán)利用的水.始端為帶有冷卻系統(tǒng)的循環(huán)水池,終端為生產(chǎn)車間的換熱設(shè)備.生物化工企業(yè)的換熱設(shè)備種類、數(shù)量均較多,因此循環(huán)水管線錯綜復(fù)雜,如果每根循環(huán)水管線上均安裝流量,將是一筆不小的費(fèi)用.因此,大多數(shù)生產(chǎn)企業(yè),在設(shè)計(jì)初始階段為了降低投資成本,就沒有給循環(huán)水管道安裝流量計(jì).但是,為了掌握生產(chǎn)過程所有換熱設(shè)備的運(yùn)行效率,必須對循環(huán)在管道中的流量進(jìn)行檢測.
超聲波流量計(jì)為非接觸式儀表,適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量.它與水位計(jì)聯(lián)動可進(jìn)行敞開水流的流量測量.
使用超聲波流量計(jì),不用在流體中安裝測量元件,故不會改變流體的流動狀態(tài),不產(chǎn)生附加阻力,儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行.因而,超聲波流量計(jì)的運(yùn)用可以很好地解決上述企業(yè)存在的問題,與傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)相比,可以說超聲波流量計(jì)是一種理想的節(jié)能型流量計(jì).
1、超聲波流量計(jì)的發(fā)展
自1928年德國人研制成功臺并取得至今,已有80多年的發(fā)展歷史.進(jìn)20年來,特別是進(jìn)10年來,由于高速數(shù)字信號的處理技術(shù)與微處理技術(shù)的快速發(fā)展、新型探頭材料與工藝技術(shù)的開發(fā)以及聲道配置與流量動力學(xué)的研究進(jìn)展,超聲流量測量技術(shù)取得了長足進(jìn)步,顯示了強(qiáng)勁的技術(shù)優(yōu)勢,發(fā)展勢頭迅猛.
2、超聲波流量計(jì)的工作原理
超聲波流量計(jì)是基于超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息,如順流和逆流的傳播速度由于疊加了流體流速而不相同.因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速,從而換算成流量.超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成.超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量,并將其發(fā)射到被測流體中,接收器接收到的超聲波信號,經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算.這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測和顯示.
3、超聲波流量計(jì)的選擇
常見的超聲波流量計(jì)主要有便攜式超聲波流量計(jì)、手持式超聲波流量計(jì)和固定式超聲波流量計(jì),三種流量計(jì)的特點(diǎn)比較如下:
(1)便攜式超聲波流量計(jì)為非接觸式測量方式、體積小、攜帶方便.適用于現(xiàn)場測量各種尺寸管道導(dǎo)聲介質(zhì).測量介質(zhì)包括水、工業(yè)污水、酸堿液、各種油類等能傳導(dǎo)聲波的液體.測量流速范圍為(0~±30)m/s,測量準(zhǔn)確度等級優(yōu)于1%.
(2)手持式超聲波流量計(jì),體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、操作靈活、數(shù)據(jù)自動存儲、全中文顯示.測量介質(zhì)包括水、海水、工業(yè)污水、酒精、酸減液、各種油類等均勻、單一、穩(wěn)定的液體.流速范圍為(0.01~±32)m/s,測量準(zhǔn)確度等級優(yōu)于1%.
(3)固定式超聲波流量計(jì),結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固、的壓鑄鋁機(jī)殼.測量介質(zhì)包括水、海水、工業(yè)污水、酸堿液、各種油類等能傳導(dǎo)聲波的液體.流速范圍為(0~±30)m/s,測量準(zhǔn)確度等級優(yōu)于1%.
生物化工企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的循環(huán)水中含有少量雜質(zhì),綜合因素考慮,管道循環(huán)水流量宜采用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行測量.
4、便攜式超聲波流量計(jì)的應(yīng)用
4.1對超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)
任何流量計(jì)使用前都需要進(jìn)行檢定或校準(zhǔn),便攜式超聲波流量計(jì)在這一點(diǎn)尤為重要.便攜式超聲波流量計(jì)有三組探頭可以選擇(大、中、小),分別適用于不同的管徑范圍,每組探頭與主機(jī)的搭配在某種意義上講都是一套獨(dú)立的流量計(jì).
如果只在小管徑的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上用小探頭對便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn),那么在使用時你如果用大探頭測量大管道的流量,就等于你是在使用未經(jīng)檢定或校準(zhǔn)的流量計(jì)在測量流量,其計(jì)量準(zhǔn)確性是無法保證的,因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)水平無法保證探頭的互換性,何況大小探頭之間的差異更是一個不容忽視的變量.
因此,使用前應(yīng)盡可能在與使用管道口徑相同或接近的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上,對便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行多條管道的檢定或校準(zhǔn).至少要保證流量計(jì)配置的每組探頭都要檢定或校準(zhǔn)到.
4.2便攜式超聲波流量計(jì)安裝
便攜式超聲波流量計(jì)為外夾式安裝,合理的安裝可以保證便攜式超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確測量.安裝前做到”三確認(rèn)”,即確認(rèn)循環(huán)水管道的材質(zhì)以及壁厚(充分考慮到管道內(nèi)壁結(jié)垢厚度,實(shí)際內(nèi)徑等于循環(huán)水管道外徑減去材質(zhì)厚度和管道內(nèi)壁結(jié)垢厚度.如果管道內(nèi)有襯里,還應(yīng)該減去襯里的厚度);確認(rèn)管道內(nèi)流體介質(zhì)以及是否滿管(應(yīng)選擇流速穩(wěn)定且充滿管道的管段進(jìn)行安裝,否則會影響測量的準(zhǔn)確性);確認(rèn)管道使用年限(使用10年左右的管道,即使是碳鋼材質(zhì),也采用插入式安裝).在安裝時選擇足夠長的循環(huán)水管段,以便形成穩(wěn)定的速度分布.一般要求上游直管段長度為5D~10D(D為管道公稱直徑,下同),下游直管段長度為3D~5D.如果直管段長度達(dá)不到要求,會造成測量準(zhǔn)確度的降低.要盡量遠(yuǎn)離泵和閥門,泵應(yīng)該距離測量管段上游50D,閥門應(yīng)該距離測量管段上游30D.
另外,安裝換能器探頭部位要去漆,除銹,砂平.選用合適的耦合劑,并在安裝時均勻涂抹在探頭安裝部位.選擇測量介質(zhì)、儀表安裝方式、合適的換能器,輸入管壁材質(zhì)、管壁厚度以及管襯材料等信息,儀表顯示換能器安裝距離的數(shù)值,此時準(zhǔn)確測量管道距離進(jìn)行換能器安裝.外夾式換能器安裝后,可以查看信號強(qiáng)度和質(zhì)量,對安裝位置微調(diào),達(dá)到信號和傳輸比匹配.選擇配套的探頭類型,保證換能器探頭部位的溫度在允許工作的范圍內(nèi).
4.3便攜式超聲波流量計(jì)的維護(hù)
在實(shí)際使用中,由于測量現(xiàn)場及介質(zhì)的變化,引發(fā)換能器探頭部位的管線震動、溫度變化、管道內(nèi)結(jié)垢情況的變化,以及超聲波流量計(jì)電路工作點(diǎn)的漂移等因素,可能造成測量不準(zhǔn)確,因此需要定期對超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢查和維護(hù).超聲波流量計(jì)的日常檢查和維護(hù)工作主要包括:信號強(qiáng)度和信號質(zhì)量的檢查,電流模擬輸出的檢查,定期標(biāo)定和校準(zhǔn)等.
5、超聲波流量計(jì)使用中常見問題及原因分析
(1)循環(huán)水管道上已打磨光滑,但安裝測量時信號始終為(0~2)%之間,無法測量.可能原因包括:1)管道內(nèi)壁結(jié)垢較多,超聲波衰減較嚴(yán)重,無法測量;2)管道有內(nèi)襯,內(nèi)襯與管道之間有間隙,導(dǎo)致聲波不能穿透,無法測量;3)耦合計(jì)干涸,失去作用;4)介質(zhì)含雜、氣泡增多或介質(zhì)糊住探頭;5)探頭位置發(fā)生變化;6)探頭老化;7)探頭電纜接觸不良.
(2)超聲波流量計(jì)產(chǎn)生流量讀數(shù)不穩(wěn)定.可能原因包括:1)測量點(diǎn)直管短,不符合測量要求;2)介質(zhì)含有氣體或雜質(zhì)且不穩(wěn)定;3)儀表故障.
(3)超聲波流量計(jì)信號很弱,波形差,讀數(shù)不穩(wěn)定.可能原因包括:1)安裝探頭位置不正確;2)參數(shù)設(shè)置出錯;3)管道使用多年使內(nèi)壁結(jié)垢太厚;4)有氣泡或渦流;5)管徑大于等于1200mm可考慮換裝插入式換能器.
6、結(jié)語
便攜式超聲波流量計(jì)是一種優(yōu)秀的流量儀表,它給我們帶來的測量流量的方便性和經(jīng)濟(jì)性是其它的流量計(jì)的.便攜式超聲波流量計(jì)在企業(yè)循環(huán)水管道上的使用,不需要切割管道,減少了施工費(fèi)用,保證了管道和工藝的安全,而且設(shè)備外置在管道外,便于安裝、清洗和維護(hù),為管線的正常運(yùn)營和維護(hù)提供了很好的保障.
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