多普勒超声波流速流量测定仪

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一、超声波流量计工作原理:超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量。超声脉冲穿过管道从一个传感器到达另一个传感器，就像一个渡船的船夫在横渡一条河。当气体不流动时，声脉冲以相同的速度（声速，C）在两个方向上传播。如果管道中的气体有一定流速V（该流速不等于零），则顺着流动方向的声脉冲会传输得快些，而逆着流动方向的声脉冲会传输得慢些。这样，顺流传输时间tD会短些，而逆流传输时间tU会长些。这里所说的长些或短些都是与气体不流动时的传输时间相比而言；根据检测的方式，可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种。
(多普勒超声波流速流量测定仪)

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典型应用：
1、饮用水、河水、海水、地下水、冷却水、高温水、污水；
2、润滑油、柴油、燃油；
3、化工液体；
4、其他均质流体。
管道式超声波流量计特点说明:
1、多种供电方式：单节3.6V锂电池可工作6年,采用两线制4-20mA，RS232、RS485输出式，无需电池也可正常工作;
2、测量内容丰富：可循环显示累积流量、累积热量、瞬时流量、瞬时热量、供回水温度、当前温差、故障运行时间、工作状态、日期、时间等;
3、防护等级***:防护等级可达到IP68，可浸入水下2米工作;
4、结构坚固:测量管段采用精密铸造工艺，无泄漏，无压力损失和活动部件，十年***维护设计
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中央空调能量计用于计量以水为媒介的热交换系统释放或吸收的热量，厦门中央空调水流量计,DN65超声波热能表安装既可以用于采暖供热系统，也可用于空调制冷系统，该产品主要由配对温度传感器、流量传感器和计算部分组成。配对温度传感器测量进水与回水的温度、流量传感器测量经管道的热水的体积，此两项数据被采集后送至积分计算，计算出所使用的冷、热量并显示出来。德州流量计根据热力学原理，热量等于流体质量流量与热交换系统的入口和出口温度差以及介质定压比热的乘积。超声波冷(热)量计是利用超声波流量传感器和温度传感器测量供水流量及供、回水温度差从而由热量转换器 (二次表) 测量及显示水流经热交换系统所释放或吸收的热能的仪表。,指基于能量守恒原理设计制造的，有配对温度传感器、流量计和能量积算仪（或能量计算器）三部分组成的能量计量装置。,动态流量补偿算法，实现流量的精确测量； 温度传感器采用进口高精度PT100或者PT1000保证测量精度。 ,中央空调循环水系统冷冻机出水温度、流量、冷量测量，热水锅炉出水温度、流量、热量测量，城市供暖、供热等热水或蒸汽系统计量，水源制冷、酒精、能源监测、能耗、节能减排等行业。 ,中央空调法兰管道式能量计能量表 是通过测量超声波在热水中传播的时间差（声波在流体中传播，顺流方向声波传播速度会增大，逆流方向则减小，同一传播距离就有不同的传播时间）。
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介质温度DN50-1200一体式
介质温度DN50-80,青铜,分体式
介质温度DN100-1200,碳钢,分体式
MID认证的最低介质温度
储存温度(不包含电池)
2.流量计特点：
l动态量程可达1:100
l双声道超声波测量原理，可以获得精度。流量测量频率20Hz.
lMID认证的适用于供热、制冷系统流量计，EN14342级，OIMLR752级。实际计量精度优于0.5%。
l流量计和变送器分体安装，线长可达30米，介质工作温度可达200℃
l无压力损失
l数字输出光电隔离，无电势影响
l分体式IP67流量计，可以现场升级至IP68，浸泡无影响。
l交流电供电，交流电源失效时备用电池典型使用寿命6年（典型使用情况：每天断电一次，每次持续1小时）。
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详细介绍 BY-CSB-1型外夹式超声波流量计利用了低电压、多脉冲发射接收原理，采用双平衡信号差分发射、接收专利技术和硬件参数无关化设计方法；通过选用国际上*、*的大规模集成电路和先进的SMD贴装焊接工艺生产而成。确保每台出厂的流量计都具有相同的性能。灵活多变的中文显示主机(壁挂F1标准型、壁挂F2防爆型、盘装S型、壁挂FN网络型)满足各种不同的工业现场。简单方便的传感器易于现场人员安装维护。壁挂主机 防爆型主机 盘装型主机 外夹式传感器 高温传感器 项目 性能/参数 测量主机 准确度 1.0% 重复性0.2% 流速范围 0-64m/s 测量周期 500mS（每秒2次，每个周期采集128组数据） 测量原理 超声波时差原理，4字节IEEE754浮点运算 显示接口 可连接210背光型汉字或者220字符型液晶显示器 操作 外接16键轻触键盘以及PC计算机设参软件 输入 3路4-20mA输入可选，准确度0.1%，可输入压力、液位、温度等信号，也可以作为数字接口使用 两路三线制PT100铂铂电阻输入回路，可实现热量计量功能（焓差法） 输出 电流信号（可选模块）：4-20mA,阻抗600浮空，准确度0.1%。 频率信号（可选模块）：1-9999Hz之间任选，OCT输出。 脉冲信号：正、负、净流量及热量累计脉冲，双路OCT输出（其中1路脉冲宽度6~1000ms间可编程，默认200ms）。 报警信号：双路OCT输出，可选近20种源信号。 数据接口：隔离RS485串行接口。通讯协议 MODBUS协议、MBUS协议、FUJI扩展协议，推荐使用MODBUS-RTU协议或者MODBUS-ASCII协议 其它功能 自动记忆前512天，128个月，前10年的累积流量和工作状态；自动记忆前16次上、断电时间和流量并可实现自动或手动补加； 可编程定量控制器（可使用外部输入信号或MODBUS指令启动）； 1个双向串行接口可连接多个如4~20mA、数据记录器等外部设备； 工作参数可固化到机内的FLASH存储器中，上电时自动调出； 用户能够通过E-mail传送来的代码文件实现软件升级 故障自诊断功能。 故障时间计时器。 工作电流 50mA（不连接键盘显示和蜂鸣器不响的条件下） 备用电池 使用CR20032，在24VDC断电条件下保持10万小时数据不丢失 环境温度 -10℃～70℃（大于此温度范围要求请与厂家联系） 工作时间 连续 版本号 UFT12 UFT13UFT14 UFT15 电源 24VDC 8~30VDC 24VDC 85~264VAC/24VDC 尺寸（mm） 84 11662 9236 15095 传感器 外缚式 标准S1型，适用管径DN15～100mm 标准M1型，适用管径DN50～700mm 标准L1型，适用管径DN300～6000mm 高温S1H型，适用管径DN15～100mm 高温M1H型，适用管径DN50～700mm 其它厂家的传感器插入式 测量管道材质不限（不停产安装）适用于管径DN80以上。 管段式 型管段式：适用于管径DN25-DN40，整机测量精度0.5% 标准管段式：适用于管径DN50～DN1000，整机测量精度0.5% 信号电缆 专用SEYV75-2屏蔽双绞线缆，出厂标配5米，特定场合单根可加长至500米（不推荐）。 防护等级 IP68（可浸水工作） 可测管道 管材 钢、不锈钢、铸铁、PVC、铜、铝、水泥管等一切质地密致管道，允许有衬里。 衬材环氧沥青、橡胶、灰浆、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酯、聚乙烯、硬质橡胶、胶木、聚四氟乙烯。 内径 15mm～6000mm（型管段式内径可小至2毫米） 直管段长度 上游10D，下游5D，距泵出口处30D。 测量介质种类 水、海水、酸碱液、食物油、汽、煤、柴油、原油、酒精、啤酒等能传播超声波的满管均匀液体。 浊度 20000ppm，污水测量效果好，绝大多数污水管道可稳定测量。 温度 -40℃～160℃ 流向可对正反向流量分别计量，并可计量净流量。 可选配的传感器 外形尺寸与接线图
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超声波流量计现场校准/检测方法在水资源日益短缺、价格不断上升的情况下，水计量在企业节约能源、降低成本方面的作用日益显著。对现场可拆卸的流量计，企业大多选择到专业计量检定机构进行周期送检来实现量值溯源，确保流量计的计量准确度；对现场无法拆卸的流量计，目前大多采用在线校准超声波流量计是近几年来逐渐应用于管道流量测量的仪表，特别是在大口径供水管线上，便携式超声波流量计可以将探头安装在管道外表面，实现不断流、不破坏原有管线测量流量，因此受到广大用户的欢迎。根据测量溯源性的要求，针对超声波流量计的校准/检测所用的标准装置，最常见的方式是在上级校准/检测实验室里实施。由于实验室的校准/检测方式最大限度地只考虑了实验室条件下，不是工况条件下。因此，即使在实验室检定合格的仪器仪表，在实际工作现场也有可能由于管路系统、安装方式等多方面的因素，致使系统流量测量并不准确，甚至有时出现严重偏差。因此，采用超声波流量计现场校准/检测的方式，往往能为这些问题提供标准依据和解决方法。2超声波流量计现场校准/检测标准装置的系统组成超声波流量计现场校准/检测标准装置的工作原理如图1所示。图1超声波流量计校准标准装置实验原理图在实际校准/检测过程中，根据流量连续的原理，将被检表与标准表串联在一起，通过标准表流量的测量值与被检流量计的测量值相比较。依据校准/检测结果，验证流量测量值的准确度。3问题阐述与分析3.1安装方式在工程实际应用中，通常采用4种安装方式：N型、W型，V型，Z型。根据不同的管径和流体特性来选择安装方式，通常W型适用于小管径（25～75mm），V型适用于中管径（25～250mm），Z型适用于大管径（250mm以上），总之，为了提高测量的准确性和灵敏度，选择合适的安装方式，使得测量信号（即差值）与二次仪表相匹配。如图2所示。图2安装方式N法安装时，超声波束在管道中折射两次穿过流体三次（三个声程），适于测量小管径管道。N法通过延长超声波传输距离，提高测量精度（不常用方法）。W法（极不常用的方法）同N法一样，W法也通过延长超声波传输距离的办法来提高小管测量精度。适于测量50mm以下的小管。使用W法时，超声波束在管内折射三次，穿过流体四次（四个声程）。目前一般现场校准/检测首先建议采用“Z”法，只有在现场直管段条件不允许的情况下采用“V”。因为通过长期的实践证明，当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚，造成V法安装信号弱，机器不能正常工作时，要选用Z法安装。原因是；使用Z法时，超声波在管道中直接传输，没有折射（称为单声程），信号衰耗小。Z法可测管径范围为100mm至6000mm。实际安装流量计时，建议200mm以上的管道都要选用Z法（这样测得的信号最大）。3.2测量点位置的选择选择测量点安装流量计要选择远离弯头、变径、阀门的地方，以保证介质有一个稳定的流动状态。一般要求流量计的安装需要有一定的前、后直段，而前、后直管段的长度则取决于流量计配备管道公称通径的大小，一般情况下至少为上游10倍管径的距离，下游5倍管径的距离，而且在30倍管径的距离内无干扰流体状态的因素，如泵、阀等，必要时应考虑加装整流器。时差式超声波流量计对水中混入的气泡特别敏感，随之流过的气泡会造成流量计示值的不稳定，积聚的气体如果正好与探头的安装位置吻合，将造成流量计无法工作。因此超声波流量计的安装应尽量避开水泵出口，管线最高点等易受气体影响的位置，探头的安装点也要尽量避开管道上部和底部，在与水平直径成45°角的范围内安装，还要注意避开焊缝等管道缺陷。测量点必须保证通过其测量段的最小流速不低于0.5m/s，如果流速低于0.5m/s，应考虑在被检流量计安装点的前10倍、后5倍管径的范围内安装变径管（小于原管径），以提高流速。在实际中，企业都会遇到原有的旧管线达不到上述检测条件的情况。一般地，可以在被测管线上选取一段条件较好、满足超声波流量计使用条件的测量点安装标准表，如果条件太差，就需要对现有管线进行改造，尤其要满足前后直管段的要求，保证液体充满测量管道，最小流速不低于0.5m/s等条件，从而保证计量检测的准确性。另外，计量检测人员既要掌握过硬的技术，又要积累丰富的实践经验。在检测过程中，要求计量检测人员本着科学的态度开展在线检测工作，才能够保证检测的准确性和校准效果。3.3准确地测量管道参数便携式超声波流量计探头在管道外部安装，它直接测量的是管道内流体的流速，流量是流速与管道流通面积的乘积，而其管道面积和声道长度都是使用者由主机手工输入的管道参数计算出来的，这些参数的准确与否直接影响到测量结果。也就是说：流量计即使流速测得很准确，如果你输入了一组不准确的管道参数，测量结果也是不准确的。管道参数的获取最好是用实际测量的方法，了解现场工况条件，包括被检管线的材质、管外径、管壁厚、管内衬里的材质及厚度、管内介质、介质温度等相关量的准确数值，要求在检测现场测量核实（可以用测厚仪测量壁厚、用软尺测量管径），以确保测量准确度。实际测量管道参数也要注意方式方法的合理性，测量用的量具和仪器要经过校准。测量管道外径要注意管道外防护层以及外表层的锈蚀脏污对测量可能造成的影响。在小管径上使用便携式超声波流量计进行流量测量时，管道内径输入不准确所引起的误差更是不容忽视，例如：内径测量的绝对误差同样是1毫米，那么对DN1000管线来说其内径相对误差为0.1%；而对DN100管线来说其内径相对误差为1.0%。而流量是与内径的平方（管道内径面积）成正比的，同样是1毫米的内径测量误差对DN1000管线所带来的流量测量误差仅有约0.3%，而对于DN100管线所带来的流量测量误差却有约3%，可见便携式超声波流量计使用管线口径越大测量越容易准确，管线口径越小，测量越难把握。所以有人推荐便携式超声波流量计最好在DN300以上管线使用是有一定道理的。探头的安装距离是必须准确保证的重要测量参数，在校准/检测中为了保证找到最佳信号强度，用移动一个探头的方式找信号，往往是信号有了探头的安装距离不对了，顾此失彼。正确的方法是：要平行移动两个探头，在保证探头的安装距离符合要求的前提下去找最佳安装点，在信号找好后一定要用实测的方法确认探头的安装距离准确无误。管道衬里对测量的影响也是很大的，一些老管线采用水泥砂浆衬里防腐，在测量时如果忽略了它的存在，将会产生很大的误差，因为水泥砂浆衬里厚度一般都不是一个可以忽略的数字，加上其表面粗燥易附着泥砂，易成片脱落，都可能给测量带来很大的影响。在测量时，如果没有输入衬里参数，按正常操作就是找不到信号时，就应该考虑可能管道是有衬里的。4结束语运用便携式超声波流量计开展在线大口径流量计的检测、校准工作是较为可行的方法，这种方法极大地方便了供水企业的计量工作，同时也有效降低了企业在计量方面的资金消耗。检测工作中，计量人员要认真总结经验，为供水行业今后有效开展计量工作提供切实可行的依据。值得注意的是：流量计是国家计量法制管理的计量器具，按其使用场合不同分为强制检定和非强制检定两种，供水行业用于贸易结算的流量计属强制检定的计量器具，其检定应按照国际相关的计量检定规程由法定计量检定机构实施；供水行业用于内部核算的流量计属非强制检定的计量器具，使用者只须按照量传原则进行科学的校准即可。
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