超声波流量计是一种广泛使用的非接触式流量测量装置，因为它可以使用夹紧安装，属于无阻碍流量计，在大口径流量测量方面非常方便，是一种解决流量测量问题的流量计。它适用于测量各种管径和介质，特别是在腐蚀性和放射性以及易燃易爆介质方面，与其他流量测量装置相比具有很大的优势。超声波流量计的安装、使用和维护非常方便，测量精度非常高，使超声波流量计成为快速发展的流量计之一。本文详细介绍了超声波流量计的测量原理和安装和使用预防措施。

关键词流量测量；超声波流量计。

0.引言。

超声波流量计广泛应用于石油、电力、冶金、化工、给排水等领域。是近十年来应用的非接触式流量测量仪表。配套传感器是利用超声波特性开发的专用传感器，适用于传统节流流量计和大管径流量测量。超声波流量计与孔板、喷嘴等传统节流测量装置相比，具有运行稳定、安装简单、维护量小等优点。

1.超声波流量计的原理及特点。

(1)测量原理。

(1)速度差法。

超声波流量计通常使用计算速度差的方法来测量流体的流速，然后根据提前设置的参数转换为流量。超声波流量计由一对探头和一个二次仪器组成。探头安装在管道的上下游。当超声波在流动介质中传播时，超声波的传播速度受到流体的影响而具体表现为上游探头发射的超声波信号，流体加速后由下游探头接收探头接收，二次仪器记录，设置为Tup。另一方面，下游探头发射的超声波信号在流体减速后被上游探头接收，传输时间也被二次仪器记录，设置为Tdown。介质的流速是通过二次仪表中预设的参数计算出来的，然后根据管径计算，从而得到流量值的远程传输和现场显示。

探头按规定的安装方式固定后，通过二次表测量，可以计算出流体的传播速度。简单地说，超声波的传播速度是静态介质中已知的固定值。当介质流动时，受流体影响的超声波的传播速度会发生变化，与静态介质中的超声态介质中的超声波速度进行比较。然后根据二次表中预设的管道内径计算流量：

(2)相差法。

另一种称为相差测量。当超声波探头发出连续的超声波脉冲或长周期的脉冲列时，在顺流和逆流的情况下收到的信号之间会产生相位差△O，即。

2wLu/cc，△O=wδt=2wLu/cc。

w是超声波角频率。

当测量△O时，可以找到u，然后得到流量Q。由于速差法测量的δt太小，用相差法测量相位差△O代替测量的微小时差△t可以有效提高测量精度。

(3)频差法。

频差法是时差法和相差法的发展，主要是为了消除声速C的影响。

v=L△f/2。

可以看出，当两个超声波探头固定在安装位置时，只要测量△F就能得到流速，而且这种方法与声速无关。

(2)特征。

其他类型的大直径流量计制造工艺复杂，运输不便，安装要求高，价格昂贵，超声波流量计完全避免了这种情况，安装简单，不会造成节流损失，主要特点如下：

（1）仪表测量信号稳定，抗干扰能力强；

（2）与流体接触少甚至无接触，不易损坏，维护少，使用寿命长；

(3)电路优化，集成度高；

(4)功耗低，可靠性高；

(5)可计算瞬时值、累积值等信号，4-20ma标准信号输出；

(6)操作简单，经济方便，测量精度高。

2.超声波流量计的分类。

（1）插入式超声波流量计：探头可在线压力更换，性能优越，后期几乎免维护。但安装需要特殊的开口工具，安装困难，一旦钻孔位置偏差，就会导致无法接收信号，无法测量。

（2）管段超声波流量计：主管段采用法兰连接，系统停运后实施。

（3）外夹超声流量计：采用专用耦合剂安装，不影响系统运行，不影响系统。

（4）便携式超声波流量计：内置可充电电池，携带方便，可用于恶劣的野外环境，适用于短时间的比较测量。

（5）手持式超声波流量计：类似便携式超声波流量计，重量轻，内置可充电电池，手持使用。

（6）防爆超声波流量计：用于可燃气体的环境测量流体流量，为防爆型。

3.超声波流量计的安装应用。

根据超声波流量计的不同类型，安装方法不同。以夹式超声波流量计为例，安装前应做好相关准备。

（1）了解管道和系统参数。如管道内径和外径、管道材料、管道内衬、管道内介质等。这些参数用于二次设置，计算探头安装距离和流体速度，然后计算瞬时流量。

（2）选择安装位置。为满足流量计直管段的安装要求，即***后五，流量计上游至少有10倍内径距离，下游至少有5倍内径距离，距上游泵30倍内径距离，以确保管道稳定流动介质，尽量消除压力波动的影响，否则测量波动较大。

（3）安装地点的选择应尽量避免强磁场和振动的干扰，安装地点宽敞，便于维护人员操作；

（4）管道内外材料，壁厚均匀，充满介质，不得有不满管或混合气泡和沉淀物，否则影响超声波的传播；

（5）二次表输入提前获得的管径、内衬等参数，设置安装方法后，二次表计算两个探头的安装距离。应特别注意二次表计算的安装距离为探头内侧的距离（砂）确定后，检查管道表面是否有保温材料、锈蚀或不均匀，安装点用轮机或纸打磨管道表面，防止干燥信号传播；

（7）将探头接触管壁的一侧均匀涂上专用耦合剂，然后用不锈钢夹具将探头固定在抛光后的管道上。注意探头出线部分向两侧，区分上游侧探头和下游侧探头，分别接入二次表的相应端子。***，观察二次表的信号强度和传输时间比。一般信号质量应大于60，质量应大于90，传输时间比一般为100±3%。如果不符合要求，可以微调探头位置，否则测量不准确。

需要注意的是，为了避免管道上部空气和下部沉淀物的影响，探头应安装在水平中心线±45°范围内，尽量选择水平中心线位置，严禁安装在管道正上方和正下方。如果瞬时流量波动较大，可能会有紊流引起测量波动，可以考虑更换探头测量点，如果没有改进，适当增加阻尼时间。

外夹式超声波流量计常用的安装方法主要有V法和Z法：

V安装：两个探头安装在水平的同一侧。例如，上游探头发射超声波，经管壁反射后被下游探头接收。这是最常用、最标准的安装方法，可以测量直径为DN15mm-DN400mm的流体介质。

Z安装：两个探头安装在水平两侧，如上游探头发射的超声波直接被下游探头接收。这也是一种常见的安装方法，可以测量直径为DN100mm-DN6000mm的流体介质，因为超声波没有反射，信号衰减最小。

此外，还有N法等不常见的安装方法，通过延长传输距离来提高精度，但超声波衰减较大。

插入式超声波流量计与外夹式超声波流量计安装要求一致，但由于需要开口，安装距离的测量必须准确，开口后法兰密封必须***。