超聲波流量計(jì)因?yàn)榫哂衅渌愋偷牧髁繙y量儀表不具備的種種優(yōu)良特性，并且隨著數(shù)字運(yùn)算與糾錯技術(shù)的不斷進(jìn)步，其產(chǎn)品測量性能正經(jīng)歷著飛速發(fā)展，特別是在電廠的生產(chǎn)中得到了大量的應(yīng)用，本文就是針對于超聲波流量計(jì)其在實(shí)踐中的測量基本原理以及不同角度的分類，超聲波流量計(jì)的基本特點(diǎn)以及存在的缺陷進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，后通過案例詳細(xì)分析了在電廠流量測量實(shí)踐中超聲波流量計(jì)的成功應(yīng)用。
 
一、超聲波流量計(jì)測量原理概述
　　1.1 超聲波流量計(jì)基本原理
　　在流動流體中流體的運(yùn)行速度與超聲波的傳播速度之間存在著一定的關(guān)系，與固定坐標(biāo)系相比，超聲波的順流中的傳播速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在逆流中的傳播速度。為了更好地對流量速度進(jìn)行測量，*先需要準(zhǔn)備一個能夠發(fā)射超聲波的超聲波探頭（即換能器），一般可以采用石英等制作成某種元件器件作為流量計(jì)中的超聲波探頭，由此可以在進(jìn)行超聲波發(fā)射的時(shí)候充分使用負(fù)壓電高頻電脈沖的作用力使得壓電晶體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的高頻振動，從而終實(shí)現(xiàn)有一定脈沖變化的超聲波發(fā)射效應(yīng)。超聲波可以從一定的角度發(fā)射進(jìn)入到流體中進(jìn)行傳播，然后在超聲波換能器的作用之下實(shí)現(xiàn)超聲波信號的接收效能，與此同時(shí)，超聲波換能器再一次經(jīng)過一定的環(huán)節(jié)將高頻電脈沖信號成功轉(zhuǎn)換。從上述分析可以知道對同一個超聲波換能器進(jìn)行輪流性的使用可以成功發(fā)射不同類型的脈沖壓力波，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)接受功能。
　　對超聲波流量計(jì)可以從如下幾個角度進(jìn)行分類：一是按照基本原理可以將超聲波流量計(jì)分為時(shí)差法、聲環(huán)法、相位差法、相關(guān)法、沃街法以及多普勒法等；二是按照超聲波探頭的安裝方式可以將超聲波流量計(jì)分為外縛式以及插入式、插入式又可以按照是否帶有測量管段來進(jìn)行區(qū)分；三是根據(jù)聲道數(shù)量可以將超聲波流量計(jì)分為多聲道和單聲道兩種類型；四是按照超聲波的性能特點(diǎn)可以將超聲波流量計(jì)分為便攜式、固定式、標(biāo)準(zhǔn)型以及低溫防水型等。
　　1.2 超聲波流量計(jì)測量原理
　　從上述分析中，可以知道超聲波流量計(jì)有多種類型，這里主要對時(shí)差法和多普勒測量法兩種方法的測量原理進(jìn)行詳細(xì)概述。
　　時(shí)差法測量原理如圖1所示，時(shí)差法測量一般情況之下是運(yùn)用所測量流體傳播聲波來進(jìn)行測量，并通過不同傳播速度流體特征來測量他們在不同流動方向的傳播速度之間的差值，從而終測量出流體的流動流量以及相應(yīng)的速度。
　　多普勒法超聲波在進(jìn)行流體流量測量實(shí)踐中的基本原理如圖2所示，這是在超聲波在進(jìn)行流體流量測量實(shí)踐中所產(chǎn)生的多普勒效應(yīng)對相應(yīng)的頻率差進(jìn)行相關(guān)測量，由于主要是使用某一個固定的聲源作為相應(yīng)的發(fā)生器，隨著流體與某一運(yùn)動聲源之前的相對運(yùn)動，促使該物體進(jìn)入到超聲波中并終出現(xiàn)超聲波接收器的反射接收。進(jìn)入超聲波和發(fā)射超聲波二者之間的頻率差就是運(yùn)動物件所產(chǎn)生的多普勒頻移，并且所測量的多普勒頻率差與流體流速之間呈現(xiàn)出一定的正比例關(guān)系，因此可以如果可以求出多普勒頻率差，就可以相應(yīng)得到流體的流速以及流體相應(yīng)的流量。
　　二、超聲波流量計(jì)基本特點(diǎn)分析
　　超聲波流量計(jì)在長期的發(fā)展中逐步將傳統(tǒng)的渦輪流量計(jì)、差壓流量計(jì)以及電磁流量計(jì)等測量方法取代，從各個角度來進(jìn)行分析，可以知道超聲波流量計(jì)在實(shí)踐運(yùn)用中主要具備如下幾個方面的優(yōu)勢特征：
　　*先，超聲波流量計(jì)在實(shí)踐中進(jìn)行安裝維修更為方便快捷，超聲波流量計(jì)與其他的流量計(jì)方法相比而言，安裝維修更為方便快捷，對于大口徑的流量計(jì)量體統(tǒng)來說，超聲波流量計(jì)在這一方面的優(yōu)勢是非常明顯的，可以節(jié)約大量的人力和物流成本。近年來，隨著超聲波流量計(jì)在各個研究領(lǐng)域的實(shí)踐運(yùn)用，超聲波流量計(jì)在安裝維修時(shí)可以不用考慮是否在官道上切斷流量或者進(jìn)行打孔等繁瑣步驟。
　　二，超聲波流量計(jì)的測量管徑相對較大，超聲波流量計(jì)在進(jìn)行測量時(shí)其管徑測量大可以達(dá)到10 m，這也是超聲波流量計(jì)的突出優(yōu)勢，超聲波流量計(jì)的適用管徑范圍相對來說較大，可以在一定范圍之類進(jìn)行較為自由的流量測量，當(dāng)所測量的管徑超出一定范圍時(shí)，流量計(jì)可能會受到外界各個方面的因素限制而難以滿足具體的測量要求，這個時(shí)候可以考慮使用超聲波流量計(jì)來有針對性地解決這些問題，同時(shí)可以測量任意管徑。除此之外，管徑大小范圍并不會影響到超聲波流量計(jì)的價(jià)格，而其他流量計(jì)價(jià)格往往會隨著管徑大小范圍的變化而變化。
　　第三，超聲波流量計(jì)的測量可靠性較高，不論是濕式安裝或者是外夾式安裝的超聲波流量計(jì)均不會對測量流量的流暢性產(chǎn)生影響，沒有任何的壓力損失；與此同時(shí)，以微機(jī)為中心的傳感器可以使用鎖相環(huán)路等計(jì)時(shí)的方法解決電力故障以及信號衰弱等方面的問題，從而使得超聲波流量計(jì)的測量可靠性更高。
　　第四，超聲波流量計(jì)的測量不會受到流體相關(guān)參數(shù)的影響，比如說流體的物理性能以及導(dǎo)電率、粗糙度等相關(guān)參數(shù)不會對超聲波流量計(jì)的測量產(chǎn)生影響。除此之外，超聲波流量計(jì)的測量結(jié)果可以通過計(jì)算機(jī)自動控制系統(tǒng)進(jìn)行自動顯示和打印，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。
但是，超聲波流量計(jì)在實(shí)踐運(yùn)用中也存在一些缺點(diǎn)，一是超聲波流量計(jì)的傳感器安裝情況對測量結(jié)果準(zhǔn)確度有一定的影響，因此傳感器安裝有著嚴(yán)格的要求；二是超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確度與電磁流量計(jì)準(zhǔn)確度相比還存在一定的差距。
 
　　三、超聲波流量計(jì)在電廠流量測量上的應(yīng)用案例介紹
　　由于超聲波流量計(jì)有著突出的技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢，因此超聲波流量計(jì)在電廠流量測量等各個領(lǐng)域得到了**的關(guān)注的應(yīng)用，可以從如下幾個應(yīng)用案例中得到體現(xiàn)。
　　越南IAGIAI Ⅲ水電站中需要對循環(huán)水流量進(jìn)行測量，由于所需要測量的管徑屬于超大型號，分別為DN6000型號和DN3000型號，在對所要測量的流量以及各種類型流量計(jì)進(jìn)行全方位分析論證之后，終認(rèn)為為經(jīng)濟(jì)適用可行的超聲波流量計(jì)可以用來解決該方案，因此終選取了超聲波流量計(jì)對循環(huán)水流量進(jìn)行了準(zhǔn)確的測量，解決了相應(yīng)的問題。
　　華能白楊河電廠在2003年以前一般都是采用差壓式流量計(jì)實(shí)現(xiàn)單一方向的流量測量，在使用超聲波流量計(jì)進(jìn)行流量測量之后，發(fā)現(xiàn)了負(fù)流量現(xiàn)象，并因此為電廠節(jié)約了大量的購水成本，該電廠初在凝結(jié)水管道上將渦銜流量計(jì)安裝上，但是由于在實(shí)踐中受到流量計(jì)工藝有所變動等方面的影響，從而對流量測量計(jì)的準(zhǔn)確度和精確度提出了更高的要求，而渦銜流量計(jì)在這種情況之下無法滿足這一需求，因此在保障電廠正常運(yùn)行的情況之下可以選取超聲波流量計(jì)做出更為精確的測量。
　　魯能運(yùn)河發(fā)電廠在2008年時(shí)在實(shí)踐運(yùn)用中需要對相關(guān)油量進(jìn)行相應(yīng)的測量，由于之前使用價(jià)格高達(dá)10萬元的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測量，價(jià)格昂貴且運(yùn)行使用周期較長，質(zhì)量流量計(jì)的安裝也極為不方便，后來魯能運(yùn)河發(fā)電廠選用了價(jià)格僅僅兩萬元的外夾式超聲波流量計(jì)，不僅解決了存在的問題，而且在較低的成本之下達(dá)到了有效的測量結(jié)果。
華電漯河發(fā)電廠開始選取了電磁流量計(jì)對流量進(jìn)行測量，安裝前后均做了較好的防腐內(nèi)襯，其加工難度大且使用成本較高，但是選用超聲波流量計(jì)時(shí)這些問題都迎刃而解了，沒有使用更多的設(shè)備和安裝成本。
 
　　綜上所述，當(dāng)前超聲波流量計(jì)已經(jīng)被作為主要的流量測量工具運(yùn)用到愈來愈多的電廠，安裝維護(hù)方便快捷且較長的生命周期優(yōu)勢使得超聲波流量計(jì)備受歡迎，盡管超聲波流量計(jì)還存在一定的缺陷，但是相信隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，超聲波流量計(jì)將以其綜合性優(yōu)勢得到更為廣闊的發(fā)展空間。（本文由潤中儀表科技有限公司整理發(fā)布）

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