1、高精度,满足低流量测量
不受气体中固体颗粒和液滴的各种参数的干扰,并且可采用多次反射将声程加长。单路径超声波流量计的精度通常在1%至2%的范围内,而通过使用多条路径,它可以达到0.5或更高的精度范围。此外,由于超声波流量计量程比较宽,它非常契合小型沼气工程的“峰谷”特性,能够满足低流量测量。
2、极少的压力损失
压损是天然气输送中存在的主要问题。孔板流量计流体压力损失的主要原因是孔板前后涡流的形成以及流体的沿程摩擦,它使得流体具有的总机械能的一部分不可逆转地变成了热能,消失在流体内。涡轮流量计依赖转子转速来确定流量,当天然气流经涡轮,引起转子旋转,同样会产生压损。使用超声波流量计不用在流体中安装测量元件,故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行,因而极少或无压力损失,是一种理想的节能型流量计。
3、无运动部件
运动部件主要是涡轮流量计的问题,涡轮流量计的转子,包括轴承,都会受到磨损。化学品和污垢在影响轴承的同时,也会影响涡轮流量计的性能。超声波流量计不存在易于磨损的运动部件,可保证长期使用精度不变,与此同时,无运动部件也让超声波流量计具有低维护特性。
4、低维护
孔板流量计随着时间推移不断遭受磨损,导致测量准确性劣化。当流体中存在污垢或任何其它杂质,则尤其如此。因此,孔板式流量计需要定期检查磨损,并确定它们是否仍然读数准确。与之相反的,由于超声波流量计不会磨损,并且没有运动部件,维护成本非常低。
5、轻松处理大尺寸管径
超声波流量计可以轻松地适用于大尺寸的管道。事实上,用于天然气流量测量的超声波流量计6英寸及更大的管道。为了测量大管道中的天然气流量,例如20、30和36英寸管道,可能需要不止一个的孔板流量计。在这些情况下,流体有时会被转移到一组较小的管道中,以达到测量的目的。这也是为什么超声波流量计可以代替多达十个孔板流量计。
下面具体介绍时差式、多普勒、非满管这三种超声流量计计算时的原理差别。
时差式超声波流量计是目前应用zui广泛的,气体的流速与声速无关,只与超声波的声程长度、流体流动方向与超声波传播方向的夹角和超声波在气体中传播的时间有关。超声波流量计有很高的计量精度。设静止流体中的声速为c,流体流动的速度为u,传播距离为l,当声波与流体流动方向一致时(即顺流方向),其传播速度为c+u;反之,传播速度为c-u.在相距为l的两处分别放置两组超声波发生器和接收器(t1,r1)和(t2,r2)。当t1顺方向,t2逆方向发射超声波时,超声波分别到达接收器r1和r2所需要的时间为t1和t2,则t1=l/(c+u) t2=l/(c-u)。由于在工业管道中,流体的流速比声速小的多,即c>>u,因此两者的时间差为▽t=t2-t1=2 lu/cc 由此可知,当声波在流体中的传播速度c已知时,只要测出时间差▽t即可求出流速u,进而可求出流量q。
多普勒型是利用相位差法测量流速,即某一已知频率的声波在流体中运动,由于液体本身有一运动速度,导致超声波在两接收器(或发射器)之间的频率或相位发生相对变化,通过测量这一相对变化就可获得液体速度。多普勒法超声波流量计依靠水中杂质的反射来测量水的流速,因此适用于杂质含量较多的脏水和浆体,如城市污水、污泥、工厂排放液、杂质含量稳定的工厂过程液等,而且可以测量连续混入气泡的液体。但是根据测量原理,被测介质中必须含有一定数量的散射体(颗粒或气泡),否则仪表就不能正常工作。
多声道非满管流量计,它采用时差法测量流速,适用于均质流体以及少量固体物质的污水的测量,广泛应用于河道、管道以及渠道等流量测试场合。非满管超声波流量计可以对露天水道和不满的管道提供准确的流量测算,使它成为理想的水监测解决方案。非满管超声波流量计有固定式和便携式2种,目前对于非满管超声波流量计的研究较少,所以它的测量方法并不是一定的。
