外夾式超聲波流量計在水電站中的應(yīng)用

超聲波流量計可用來測量不易接觸、不易觀察的流體流量和大管徑流量，其對流體的溫度、粘度、密度等因素不敏感，靈敏度高，安裝維修方便，通用性好。目前其應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利和污水處理等行業(yè)。

超聲波在流體中傳播會載上流體的流速信息，通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速信息，進(jìn)而可換算成流量。根據(jù)對信號的檢測原理，超聲波流量計可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、空間濾波法、噪聲法等類型。傳播速度差法是測量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r的速度差來反映流體流速，從而測出流量。多普勒法是應(yīng)用超聲波的多普勒效應(yīng)測得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來反映流體流速，從而測出流量。傳播速度差法又包括時差法、相位差法、直接時差法等。一般而言，被測流體中不含大濃度的懸浮顆粒時，采用時差法;當(dāng)被測流體中懸浮顆粒比較多時，采用多普勒法。水電站中一般在引水隧洞、機組蝸殼前的壓力鋼管等部位需要安裝超聲波流量計，而電站這些部位水質(zhì)比較清潔，因此，在水電站中應(yīng)用時差法超聲波流量計較為廣泛。

根據(jù)超聲波在管道中的反射次數(shù)，外夾式超聲波流量計可分為“Z”型、“V”型、“N”型等安裝方式。對于“Z”型安裝的超聲波流量計，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰減小，建議300mm以上管徑優(yōu)先選用“Z”型安裝?！癡”型安裝的超聲波流量計的超聲波波束在管道中反射1次，穿過流體2次;“N”型安裝的超聲波流量計的超聲波波束在管道中反射2次，穿過流體3次。由于超聲波傳播時間越長，測量精度就越高，因此，在測量小口徑管道中的流體流量時，可采取多次反射的方法，增大超聲波的傳播路徑，進(jìn)而增大其傳播時間，提高超聲波流量計的測量精度。但每次反射都會造成超聲波信號的衰減，故傳播次數(shù)也不宜過多。故“V”型安裝與“N”型安裝相比，“V”型安裝更為常用，管徑在100～300mm時可優(yōu)先選用“V”型安裝。

某水電站工程開發(fā)的主要任務(wù)為發(fā)電，該電站為低閘長引水式電站，裝設(shè)3臺沖擊式水輪發(fā)電機組，單機容量60MW。根據(jù)業(yè)主要求，該電站在每臺機組進(jìn)水閥前的壓力鋼管上安裝1套單聲道外夾式超聲波流量計，用于測量機組進(jìn)口的流量，壓力鋼管內(nèi)徑為1400mm。超聲波流量計的安裝布置，換能器采用“Z”型安裝，兩換能器水平平齊，與管道軸線水平方向一致，換能器電纜接入控制箱。確定好換能器具體安裝位置后，用擰緊固定螺絲將換能器安裝框架在管道外壁固定好，在管道周圍纏繞安裝帶，安裝帶的松緊程度通過安裝帶調(diào)節(jié)螺母進(jìn)行調(diào)節(jié)，通過安裝帶對換能器安裝框架加固。再將涂有耦合劑的換能器裝入換能器安裝框架，擰緊換能器的固定螺絲，將換能器緊緊固定在預(yù)定的安裝位置。控制箱通過螺栓和螺釘在墻上固定。

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