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数字式超声波流量计在水库供水计量中的应用
Updated:2019-7-4 10:03:50 Browse:1345 Close window Print this page
 [导读] 本文论述了UDF-360数字式超声波流量计的特点及工作原理,在水库供水计量中的应用。
 
    窝水库位于辽宁省辽阳境内太子河干流上,坝址以上流域面积6175km2,年径流量24.5亿m3。是一座以防洪为主,兼顾农业灌溉、工业供水、并结合供水进行发电的综合利用的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。有效灌溉面积8.13亿m3,多年平均农业供水量6.5亿m3/年,工业供水量0.5亿m3/年。2007年,水库为了进一步推动标准化管理,加强供水计量管理,合理利用水资源、有效节约能源,引进了一种先进的数字式超声波流量计(UDF-360),这是水库第1次将数字式超声波流量计用于水库工业供水计量管理,并且收到了很好的效果。
 
    1 UDF-360数字式超声波流量计的特点
 
    UDF-360数字式超声波流量计是基于微处理器技术,自身完备的流量测量仪表,与其它常规类型流量计或其它超声波流量计相比,具有高精度、高可靠性、高性能、低价格的显著特点外,还具有中英文双语窗口化操作,正向、负向净累积器,RS-232接口、完善的通讯联网协议,内置流量日月年累计器,内置上电断电记录器,内置数据记录等优点。
 
    2 UDF-360数字式超声波流量计工作原理
 
    当超声波束在液体中传播时,液体的流动将使传播时间产生微小变化,其传播时间的变化正比于液体的流速,其关系符合下面表达式:
 
    
 
    其中
 
    θ为声束与液体流动方向的夹角
 
    M为声束在液体的直线传播次数
 
    D为管道内径
 
    Tup为声束在正方向上的传播时间
 
    Tdown为声束在逆方向上的传播时间
 
    
 
 
 
图1
 
    3 UDF-360数字式超声波流量计安装实施方法
 
    3.1 选择测量点
 
    超声波流量计的安装,只要选择一个合适的测量点,把测量点处的管道参数输入到流量计中,然后把探头捆绑在管道上即可。为了保证测量精度,选择测量点时要求选择流体流场布均匀的部分,一般应遵循下列原则:要选择充满流体的管段,如管路的垂直部分(流体最好向上流动)或充满流体的水平管段。测量点要选择距上游10倍直径,下游5倍直径以内均匀直管段,没有任何阀门、弯头、变径等干扰流场装置。要保证测量点处的温度在可工作范围以内。充分考虑管内壁结垢状况,尽量选择无结垢的管段进行测量。实在不能满足时,需把结垢考虑为衬里以求较好的测量精度。选择管材均匀密致,易于超声波传输的管段。测量点的选择见图2。
 
 
 
图2 探头安装点
 
    3.2 探头接线、安装
 
    探头连线采用高频双绞线,采用高频双绞线的好处是信号损耗小,抗干扰性好,抗干扰性能大大提高。如果使用单屏蔽的常规高频电缆,会使机器性能下降,外界干扰信号大的时候,不能正常测量。
 
    在安装探头之前,选择出管材致密部分进行探头安装,须把管外欲安装探头的区域清理干净,除去一切锈迹油漆,最好用角磨机打光,露出本色,再用干净抹布蘸丙酮或酒精擦去油污和灰尘,然后在探头的中心部分和管壁涂上足够的耦合剂,然后把探头紧贴在管壁上捆绑好。(如果没有清理干净则采集不到信号,两个探头要安装在管道管轴的水平方向上)
 
    探头安装方式常采用两种方法。这两种方式分别是V法、Z法。下面分别说明。一般地在小管径时(DN15~200mm)可先选用V法;V法测不到信号或信号质量差时则选用Z法,管径在DN200mm以上或测量铸铁管时优先选用Z法。
 
    3.2.1 V法(常用的方法)
 
    V法一般情况下是标准的安装方法,使用方便,测量准确。可测管径范围为15mm至大约400mm;安装探头时,注意两探头水平对齐,其中心线与管道轴线水平。(见图3)
 
 
 
图3 V法安装图
 
    3.2.2 Z法(最常用的方法)
 
    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,200mm以上的管道都选用了Z法(这样测得的信号最大)。(见图4)
 
 
 
图4 Z法安装图
 
    4 安装及运行过程中需要注意的问题
 
    为了精确的测量水量,安装前用便携式流量计对所选择的测量点进行测量,通过测量的数据,以进一步判断测量点选择的是否合适,并注意远离大功率的机电设备。安装好以后,还应不定期到安装现场进行巡视检查:主要看探头是否松动移位;同时看安装现场的变化情况,有无增加大功率的机电设备造成磁场干扰。
 
    5 结语
 
    由于窝水库是首次将数字式超声波流量计应用于工业供水计量,填补了窝水库供水无计量设施的空白,为水库供水管理提供了准确详实的依据,给水库带来了一定的经济效益。
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