【超聲波流量計原理】手持式超聲波流量計(以下簡稱USF)是通過檢測流體流動時對超聲束(或超聲脈沖)的作用,以測量體積流量的儀表。聲波在流體中傳播,順流方向聲波傳播速度會增大,逆流方向則減小,同一傳播距離就有不同的傳播時間。利用傳播速度之差與被測流體流速之關系求取流速,稱之傳播時間法。為實現(xiàn)流量(流速)測量,首先需要有一個發(fā)射超聲波的換能器(俗稱超聲波探頭) ,通常采用石英等材料制成的壓電元件作為換能器。發(fā)射超聲波時是利用負壓電效應,即利用高頻電脈沖的作用,使壓電晶體高頻振動,從而發(fā)出脈沖變化的高頻壓力波(即超聲波) 。超聲波以某一角度射入流體中傳播,然后由裝在管道對面的接收換能器接受。接受換能器則利用正壓電效應,將高頻壓力波又轉換成高頻的電脈沖信號。
超聲波流量計流量公式如下:
【超聲波流量計特點】 ◆精度高,性能 ◆可作為非接觸測量,無壓力損失; ◆無可動部件,始動流量低,量程比寬; ◆傳感器有管道式、插入式、夾裝式多種安裝方式滿足不同需求; ◆可移動測量:便攜式、手持式、選配不同口徑傳感器,滿足移動測量需求; ◆適用管道范圍寬:DN15~6000mm或更大 ◆ 內置數(shù)據(jù)記錄器,可記錄日期、累積流量、信號狀態(tài)、工作時間等; ◆ 4行漢字同屏顯示瞬時流量、流速、累積流量、信號狀態(tài)等; ◆ 標準數(shù)據(jù)接口RS232用于聯(lián)網(wǎng)檢測或導出記錄數(shù)據(jù); ◆ OTC輸出正、負、靜累積脈沖信號和頻率信號; ◆ 背包或手提攜帶,內置鎳氫充電電池可連續(xù)工作10小時以上。
【流量計產(chǎn)品參數(shù)】
產(chǎn)品名稱 | 手持式超聲波流量計;便攜式流量計 |
適用介質 | 水、污水、海水、酸堿液、油、酒精等均勻液體,濁度≤20000ppm, 顆粒≤1mm |
管徑(DN) | DN15~DN6000mm至更大 |
管道材質 | 鋼、不銹鋼、鑄鐵、PVC、銅、鋁、水泥管等,允許有襯里 |
工況溫度 | -20~+120℃ |
測量精度 | ±1.0% |
流速范圍 | 0~±32m/s |
殼體材質 | 碳鋼;不銹鋼; |
供電方式 | 24VDC;220VAC;鋰電池(便攜式);AAA鎳氫電池(手持式) |
輸出信號 | 4~20mA;脈沖;RS485 |
防護等級 | IP65; |
防爆等級 | ExdllBT4 |
顯示內容 | 雙排液晶顯示累積流量、瞬時流量; |
安裝方式 | 外夾式;插入式(DN80 及以上)。 |
安裝要求 | 前后直管段要求:前10D后5D(D為公稱通徑),距泵出口>30D。 |
傳感器型式 | S1小型:15mm~100mm;M1中型:50mm~700mm(標準配置);L1:300mm~6000mm |
主機型式 | 一體式;標準/防爆式壁掛式;盤裝式;便攜式;手持式 |
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PanaFlowTM 整體式超聲波流量計
應用
PanaFlow是用于測量液體或氣體流量的整體式超聲 波流量計,它可以應用于許多介質的流量測量,包括:
• LPG(液化石油氣)
• 天然氣
• 燃料氣
• 碳氫液體
• 碳氫氣體
• 特殊氣體
• 水
• 飽和蒸汽
• 過熱蒸汽
• 溶劑
• 弱酸
特點
整體式超聲波流量計包括集成固化的傳感器安裝短 管和傳感器
• 可選防爆型,電子部件預安裝、預接線
• 有單通道和雙通道兩種配置
• 無可動部件
• 無壓損
• 安裝快捷、方便
• 適用于很寬溫度和壓力范圍的介質
• 雙向流量測量
安裝快速簡便
由于所有部件已經(jīng)預先安裝,因此集成的PanaFlow 整體式超聲波流量計的安裝非常快速和簡便。一套 PanaFlow整體式超聲波流量計包括一根兩端帶法蘭的碳 鋼或不銹鋼測量管,滿足壓力要求的傳感器安裝短管和 一對或兩對預先安裝的傳感器。這套流量計是在工廠內 預先安裝并測試的,以滿足嚴格的控制標準。
可一體或分體安裝的電子單元
G E檢測控制技術提供多種儀表電子單元配合 PanaFlow流量計使用。一體安裝的儀表電子單元是 在工廠內就裝在PanaFlow表體上的,其中液體應用 選擇XMT868,氣體應用選擇XGM868,蒸汽應用選擇 XGS868。另有其它的儀表電子部分可以分體安裝的選 項(對于這些儀表電子單元的性能指標請參考相應的儀 表規(guī)格)。
所有隨PanaFlow流量計一起購買的儀表電子單元都 會根據(jù)用戶的應用工況進行預先設定,這樣只要系統(tǒng)安 裝好即可工作。如果是采用分體安裝,還需用電纜連接 電子單元和傳感器才能工作。而選擇一體安裝,電纜連 接工作已在工廠完成,更簡化了現(xiàn)場的工作。
雙通道配置提供更高的精度
對管徑在6〃~24〃之間的應用,PanaFlow可提供雙 通道的配置,即兩路過直徑的聲通道。每個通道都會測 得一個流速值,然后取平均值,對大多數(shù)管線,此平均 值在精度方面會提高到±0.5%
雙聲道PanaFlow整體式超聲波流量計
GE BWT™ 波導束超聲波探頭用于液體和超高溫氣 體的應用。BWT由緩沖棒和傳感器組成。緩沖棒采用波 導束將傳感器發(fā)射的超聲波信號更多地聚集起來送入被 測流體。與此同時,波導束作為緩沖棒使傳感器遠離高 溫,從而大大提高了傳感器的使用壽命。正是此創(chuàng)造性 的設計極大拓展了其應用的領域范圍。
通過緩沖棒傳輸?shù)某暡ㄐ盘栕銐虼┩杆幸后w, 包括高粘度、高分子量液體和攜帶較多氣泡或固體顆粒 等的兩相液體。BWT允許帶壓狀態(tài)下拆裝探頭。
GE T14傳感器專門設計與PanaFlow合用用于常溫和 高溫氣體應用。T14傳感器獨特的聲隔離特性使其能夠 勝任各種應用甚至在強噪聲背景中應用,如潮濕氣體或 飽和蒸汽的應用。
GE傳感器的全焊接式設計使它們適用于最苛刻的工 況。
針對小管徑的設計
在小管徑的管線上應用測量管進行流量測量,無論 是法蘭安裝還是焊接在管線上都會導致測量不精確。而 PanaFlow整體式超聲波流量計可以在小至50mm的管線 上測量達到很高的精度,這是由于其精確的機械加工。
設計達到ASME標準
所有PanaFlow流量計配置都符合ASME標準,確 保達到工業(yè)管線要求。流量計在出廠后無需任何無損 檢測。
無壓損 無需維護
傳統(tǒng)的流量計都會引起壓損而且量程比有限,費錢 又費時間。PanaFlow流量計不會引起壓損,因為傳感器 不插入流體內。這一特性使得PanaFlow流量計成為工作 在氣化壓力附近的液體應用的理想選擇。PanaFlow流量 計沒有部件會引起污染或聚集殘渣,沒有會被磨損的可 動部件,因此無需日常維護。
互相關時差法工作原理
超聲波傳感器安裝在PanaFlow表體上,其中一只傳 感器裝在另一只上游。每個傳感器通過流體發(fā)射和接收 超聲信號,流量計測量順流方向信號的傳播與逆流方向 傳播的時間差,并利用數(shù)字信號處理和相關檢測技術計 算流速和流量。通過編程輸入流體密度可計算出質量流 量,在飽和蒸汽應用中通過輸入溫度和壓力也可計算出 質量流量。
性能指標
流體類型
液體:導聲液體,包括大多數(shù)純凈液體和部分包含固體顆粒或氣泡的液體。
氣體:所有導聲氣體
飽和及過熱蒸汽
管線尺寸: 2"~24"(50mm~600mm)
管線材質 :不銹鋼(316SS)、 碳鋼
濕式傳感器測量精 度
重復性
液體:讀數(shù)的±0.1%~±0.3%
氣體:讀數(shù)的±0.2%~±0.5%
范圍(雙向) :見安裝需求表
量程比(全范圍): 液體:400:1、 氣體:1500:1
測量參數(shù) :由安裝的儀表表體電子單元決定。請參考相應的流量計產(chǎn)品手冊。
濕式超聲波流量傳感器
溫度范圍: 常溫液體:-190~315℃、 高溫液體:-190~600℃ 、常溫氣體:-50~150℃ 、高溫氣體:-50~260℃、 超高溫氣體:-190~450℃
壓力范圍
液體:可達到相應溫度下法蘭所能承受的最大壓力或是3480psi(240bar)
氣體:0~2700psi(0~187bar)
超高溫氣體:最小壓力要求100psi(6.9bar),取決與流體密度。
傳感器材質
標準(液體和超高溫氣體):316L不銹鋼
標準(氣體):鈦
可選:可根據(jù)需求選用其它材質
PanaFlow表體材質:316不銹鋼、 碳鋼
適合使用區(qū)域
液體:防爆Class I, Div.1, Groups C,D; II2 G EEx d IIC
氣體:防爆Class I, Div.1, Groups B,C,D; II2 G EEx d IIC
傳感器電纜
一體安裝:帶ATE認證的鎧裝電纜
分體安裝:請參照每種流量計的產(chǎn)品手冊
精度等級 | 0.5級(差壓流量變送器精度應高于0.2級,含0.2級), (β:0.45~0.85,當β<0.55,量程比4∶1時,精度等級:≤0.30) |
重復性 | 0.1% |
工作壓力 | 0~40MPa(有多個壓力等級可供選擇) |
工作溫度 | -40~850°C |
環(huán)境溫度 | -40~65°C |
安裝直管段要求 | 前0-3D直管道,后0-1D直管段 |
量程比寬 | 通常為10∶1,選擇合適的參數(shù)可達到50∶1 |
壓損小 | 同樣的β值,壓損是孔板1/3~1/5 |
口徑 | 從DN25~DN2000 |
安裝要求低 | 前0~3D直管道,后0~1D直管段 |
量程比寬 | 通常為10∶1,選擇合適的參數(shù)可做到50∶1 |
壓損小 | 同樣的β值,壓損是孔板1/3~1/5 |
耐磨損 | 流線型錐形體節(jié)流后,在錐形體表面產(chǎn)生真空層效應,使得錐形體不易磨損 |
不堵塞 不粘附 | 錐形吹掃式設計避免了流體中的殘渣、凝結物或顆粒的滯留; 穩(wěn)定性好:β值可不變,并精確測量 |
精度高 | 0.5級 |
重復性好 | 優(yōu)于0.1% |
信號穩(wěn)定 | "信號波動"是孔板的1/10 |
β值范圍寬 | V錐流量傳感器獨特的幾何形狀允許有廣泛的β值范圍 |
口徑范圍寬 | DN25~DN2000 |
可測高溫、高壓介質 | 工作溫度850℃, 最大壓力40MPa |
可測臟污介質(焦爐煤氣、高爐煤氣、原料油、渣油等) | |
可測氣液兩相介質(濕氣、冷凝水等) |
型號
連接方式 | 法蘭(平焊和對焊) | 口徑 | DN15~DN2000 | |
取壓方式 | 承插焊,法蘭,螺紋 | 壓力 | 0~40MPa | |
溫度 | -40~850℃ | 應用 | 液體,氣體,蒸汽 | |
材質 | 304不銹鋼、316L不銹鋼、20#碳鋼(詳見選型表) | 適用介質 | |
連接方式 | 直接焊接到工藝管線 | 口徑 | DN15~DN2000 | |
取壓方式 | 承插焊,法蘭,螺紋 | 壓力 | 0~40MPa | |
溫度 | -40~850℃ | 材質 | |
連接方式 | 法蘭端面對夾 | 口徑 | DN15~DN150 |
取壓方式 | 承插焊,螺紋 | 壓力 | 0~40MPa |
溫度 | -40~850℃ | 材質 | 304不銹鋼、316L不銹鋼、20#碳鋼(詳見選型表) |
V錐傳感器 | V錐流量計(由V錐傳感器和差壓變送器組成) | |
分體型安裝 | 一體型安裝 | |
只提供差壓信號的檢測部分(V錐體及測量管道),不提供差壓變送器、三閥組和流量顯示部分,輸出信號為差壓。由用戶自己進行配套。 | 分體型安裝由獨立的V錐傳感器和差壓變送器組成。V錐傳感器和差壓變送器之間的引壓管連接由用戶自己完成。而差壓變送器可以配套供應。 | 一體型安裝是產(chǎn)品出廠時己將差壓變送器、三閥組與V錐傳感器連接成一體,用戶購買一體型V錐流量計后,使用時不需再連接引壓管。若需配接相應的流量積算器、壓力變送器和溫度變送器可以配套供應。 |
氣體 | 煤氣 | 焦爐煤氣、高爐煤氣、城市煤氣 |
天然氣 | 包括含濕量5%以上的天然氣 | |
各種碳氫化合物氣體 | 烷烴類,烯烴類等氣體 | |
各種氣體制造 | 氫、氦、氬、氧、氮氣等 | |
腐蝕性氣體 | 濕的氯化物氣體等 | |
空氣 | 包括含水,含塵埃的空氣、壓縮空氣等 | |
煙道氣 | 各種鍋爐、加熱爐排放的煙道氣 | |
蒸汽 | 飽和蒸汽、過熱蒸汽 | |
液體 | 油類 | 原油、燃料油、含水乳化油、柴油、液壓油等 |
水 | 原水、飲用水、生產(chǎn)水、污水等 | |
各種水溶液 | 酸、堿、鹽水溶液等 | |
有機物化學品 | 甲醇、乙二醇、二甲苯等 | |
特殊流體 | 油+HC氣+沙 | |
加氣的水 | H2O+N2+空氣;H2O+CO2等 |
電極材料:SUS316, 哈氏合金B(yǎng), 哈氏合金C,鈦,鉭,鉑-銥合金
電極形式:常規(guī)電極,可拆卸電極
結構形式:一體型,分體型,沉浸型,防爆型
防護等級:IP65,IP68可選
防爆標志:Exmd ‖T4
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●采用多聲路超聲測流技術,適應各種復雜流態(tài),安裝所需空間小,無需破路停水,大大降低綜合管理成本
●電池供電(一節(jié)電池連續(xù)工作6年以上) 適合各種無電源場合計量需求
●低始動流速(0.005m/s)、高準確度等級(0.5級),可實現(xiàn)雙向測量
●具有多種輸出功能,配接GPRS/GSM無線傳輸,可組成監(jiān)測系統(tǒng),具備流量報警功能
●配接Pt1000鉑電阻,可進行熱量積算。
技術參數(shù)
項目 | 技術數(shù)據(jù) | ||
聲路數(shù)量 | 雙聲路 | 四聲路 | |
流量測量精度 | 0.5級 | 0.5級 | |
被測流道條件 | 管徑范圍:DN100~DN1600 管壁材料:鋼、鑄鐵、水泥、塑料等 | ||
測量液體 | 水及其它均質液體,并充滿被測管道 | ||
流速測量范圍 | 0.25m/s~120.00m/s | ||
安裝形式 | 插入式 | ||
工作環(huán)境 | -10℃~45℃,≤85%RH(超出此范圍,訂貨時提出) | ||
防護等級 | IP68 | ||
按鍵 | 感應式按鍵 | ||
顯示器 | 液晶9位數(shù)字+提示符,字高8.5mm | ||
顯示內容 | 瞬時流量(m³/h),累積流量(m³),累積有效運行時間(h),日期(年/月/日),時鐘(時/分/秒),信號強度,電池電量,液體流動方向等 | ||
顯示范圍 | 累積流量:-199999999m³~+199999999 m³ 瞬時流量:-9999999.9 m³/h~+9999999.9 m³/h | ||
數(shù)據(jù)通訊 | 光電接口 | 波特率2400bps,采用EN13757協(xié)議 | |
RS-485 | 波特率2400bps、4800bps、9600bps可選,默認為2400bps,傳輸距離≤1200m;支持EN13757協(xié)議、匯中協(xié)議、Modbus協(xié)議,默認采用匯中協(xié)議 | ||
累積開關量 | 無源輸出。負載電壓:最大值為DC30V 負載電流:最大值為20mA | ||
傳輸距離≤500米 | |||
數(shù)據(jù)存儲 | 采用EEPROM存儲累積流量、累積有效運行時間,斷電后數(shù)據(jù)可保存100年;可自動存儲前24個月的月累積流量、月累積有效運行時間. | ||
測量周期 | 1次/秒 | ||
工作電源 | 電池供電DC3.6V(一節(jié)電池可連續(xù)工作6年以上) | ||
功耗 | <0.8mW |
管道材質 | 金屬(如碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鋁等)非金屬材料(如PVC,有機玻璃等) | ||||
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管襯材質 | 玻璃鋼、砂漿、橡膠等 | ||||
信號輸出 | 1.4-20mA:阻抗小于800Ω,光電隔離,準確度0.1%。 2.累計脈沖輸出:光電隔離,無源開路輸出,傳輸距離小于500m。 3.RS-485:光電隔離,波特率可選擇,傳輸距離大于1.6km。 4.打印機:RS-232串口模式。打印機為選配件。 |
測量功能 | 顯示瞬時流量、瞬時流速、正累計流量、凈累計流量、累計運行時間、瞬時供熱量、累計供熱量、供回水溫度。 |
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