超聲波流量計(jì)是通過檢測流體流動時(shí)對超聲脈沖的作用，以測量體積的儀表。封閉管道使用超聲波流量計(jì)按照測量原理來分類有（1）傳播時(shí)間法；（2）多普勒效應(yīng)法；（3）波來偏移法；（4）相關(guān)法；（5）噪聲法。由于我們實(shí)際使用中，超聲波流量計(jì)多用來測量較清潔介質(zhì)，因此使用傳播時(shí)間法更好。聲波在流體中傳播，順流方向聲波傳播速度增大，逆流方向則減少。同一傳播距離就有不同的傳播時(shí)間。利用傳播速度之差與被測流體流速的關(guān)系。從而得之所測的流量，這種方法稱之為傳播時(shí)間法。下面就介紹傳播時(shí)間法的超聲波流量計(jì)的工作原理及實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。

    1 工作原理

    超聲波從傳感器1送到到傳感器2的傳播速度C被流體流速V_m所加快，為

    超聲波從傳感器2送到傳感器1的傳播速度C被流體流速V_m所減慢，為

               （1）

    式（1）減式（2），得：

          （2）

    式中：L—超聲波在在傳感器之間傳播路徑的長度，（m）；
          X—傳播路徑的軸向分量，（m）；
          t₁₂、t₂₁—從傳感器1到傳感器2和傳感器2到傳感器1的傳播時(shí)間，（S）；
          C—超聲波在靜止流體中的傳播速度，（m/s）；
          V_m—流體通過傳感器1、2之間聲道上平均流速，m/s根據(jù)流量方程式：

    體積流量為：

                K—流量分布修正系數(shù)。π
                D_N—管道內(nèi)徑。

    由以上式子我們可得知，K為一定值時(shí)，π，D_N都是定值，那么只要得知V_m的值，就可得出流體的體積流量。因此測量兩只傳感器之間超聲波傳播時(shí)間之差，即可得到流體的流量值。

    2 超聲波流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中安裝方式的對比

    超聲波流量計(jì)由傳感器與轉(zhuǎn)換器兩部分組成。傳感器與轉(zhuǎn)換器之間用信號電纜連接。轉(zhuǎn)換器的安裝可分為：現(xiàn)場安裝及盤柜安裝對于現(xiàn)場安裝的轉(zhuǎn)換器就要注意中危險(xiǎn)場所的防爆要求。

    傳感器的安裝分為Z法安裝、V法安裝、W法安裝，如圖2所示。

    在實(shí)際使用過程中，我們常采用Z法和V法安裝，這兩種安裝方法各有利弊，在使用時(shí)，就根據(jù)實(shí)際情況來使用。

    （1）Z法安裝。聲波傳播時(shí)間短，效果好，但Z法安裝要求兩個(gè)傳感器要處于管道的同一截面上，因此在安裝時(shí)要求安裝準(zhǔn)確。
    （2）V法安裝。較適用于堅(jiān)直管道上的測量安裝，若是在水平管道上，當(dāng)流體不滿管狀態(tài)時(shí)，不易測得信號。
    （3）聲道布置的發(fā)送和接收方式是采用Z法和V法，選擇的原則是要有足夠的聲路和介質(zhì)吸收聲波的程序，還要考慮管道內(nèi)壁的粗糙度。

    3 傳感器類型的選擇對比

    （1）便攜式處夾裝超聲波流量計(jì)，使用方便，zui適用于評估管網(wǎng)流動狀況或用做檢查管道上安裝其他流量儀表的運(yùn)行狀況。
    （2）夾裝式傳感器不存在直接腐蝕的問題，但管道內(nèi)表面腐蝕結(jié)晶，也會造成測量不準(zhǔn)。
    （3）夾裝式傳感器由于耦合劑在使用一段時(shí)間后易出現(xiàn)發(fā)干的現(xiàn)象，影響檢測效果，在較大的直徑的管道上不宜使用。
    （4）夾裝式傳感器短時(shí)測量時(shí)可用黃油，也可用凡士林等脂類，長期測量可用硅脂或硅膠。
    （5）流體的壓力對夾裝式傳感器沒有影響，對插入式傳感器一般也不存在問題。
    （6）夾裝式傳感器不適用于測量氣體。
    （7）插入式傳感器較適用DN>100mm的管道上，但是管道外要有足夠的安裝空間。

    4 安裝及調(diào)試時(shí)應(yīng)注意的問題

    （1）插入式傳感器安裝時(shí)要注意在輸入?yún)?shù)設(shè)置以便得到安裝距離時(shí)，管道的壁厚應(yīng)實(shí)際測量，這樣得到的傳感器安裝距離才能，測量精度才會提高。
    （2）要保證有一定的直管段長度，zui低要有上游1OD，下游5D。
    （3）傳感器的出線口應(yīng)密封防水。
    （4）安裝夾裝式傳感器時(shí)，要將管道外壁打磨干凈，避免凹陷，管道內(nèi)壁垢層不能太厚。
    （5）夾裝式傳感器工作面與管壁之間保持有足夠的耦合劑，不能有空氣和固體顆粒。
    （6）在調(diào)試時(shí)若接收信號不好，要查看參數(shù)是否設(shè)置正確，對于插入式傳感器安裝時(shí)，兩只傳感器的工作面是否對正，也會影響信號的接收。

    5 結(jié)論

    隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，超聲波流量計(jì)已逐步在石化行業(yè)生產(chǎn)裝置中占有了一席之地，由于其本身固有的優(yōu)點(diǎn)，解決了計(jì)量儀表度和穩(wěn)定度不高等相關(guān)問題，對于石化行業(yè)的優(yōu)化生產(chǎn)有很大的現(xiàn)實(shí)意義。