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超声波热量表及用于该仪表的星形轨迹检测方法

2020-03-02    来源:红旗仪表(江苏)有限公司

超声波热量表及用于该仪表的星形轨迹检测方法
众所周知,超声波时差法测速是目前广泛的应用在超声波仪表的流量流速计量中,其原理是安装在超声波测量管体的成对超声波换能器交替发射和接收超声波信号,超声波按一定的轨迹传播,通过电子器件记录处理顺逆流超声波传播的时间差得到超声波轨迹上流体的线平均速度,但是该速度并非测量管体横截面的面平均速度;且两者之间的比值系数与温度、流量、流体流动状态相关。其中温度和流量引发的系数变化可通过经验或CFD模拟进行确定;流体流动状态则与实际工况有关,为无规律变化(如表前有变径,则管道内局部流速会较快,其他部会较慢),由于不同的工况,线平均速度与面平均速度的比值系数的可能引发达到30%以上波动。

现有市场的超声波流量仪表(超声波热量表/水表/流量计)的超声波传播轨迹一般采用平行支架式、Z型、V型、W型及这四种形式的多声道复合型,这四种基础形式的均是过管道轴线的超声波轨迹,其测的先平均速度均不能有效反映速度不规则的面平均速度;多声道复合形式通过多个声道轨迹的线速度拟合,能够有效的反映不规则的面平均速度,但是常常需要4对以上乃至十几对换能器才能达到目的,除去换能器对和计算器的成本增加,其中平行支架式多声道需要在测量管体内排布过多的反射面支架大大堵塞测量管体管道,Z型、V型、W型需要在测量管体上加工、安装高精度、高难度的换能器安装座和超声波反射面也大大增加了产品的成本。

近期有一种三维多反射声道的产品采用七次反射,使得超声波轨迹均匀涵盖测量管体横截面的大部分区域,从而通过一对换能器有效测得截面大部分区域速度。但该发明的测量管体截面为正方形,增大了测量管体的压损与加工难度;其中两组反射面为三维角度,加工工艺与装配工艺及其复杂,若有微小误差,则不能有效反射超声波信号,可推广应用性低。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术的不足,提出一种加工方便、安装快捷、检测精度高、成本低廉,并使超声波信号沿着星形轨迹传播反射、对复杂的不均匀的流动状态流体流速进行计量的超声波流量计量仪表,同时,还提供一种方法独特、互不干扰的星形轨迹检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种超声波流量计量仪表,包括测量管体、一对换能器和反射面,所述一对换能器包括反射换能器和接收换能器,其特征在于所述测量管体内壁圆周设有反射面,所述测量管体侧壁至少设有一对换能器安装座,所述一对换能器分别安装在一对换能器安装座内,所述一对换能器与测量管体的中心交点在同一纵切面上,且所述一对换能器横向方向的中心轴线的夹角等于所述换能器发出的超声波信号的折射夹角,通过超声波信号沿着测量管体内壁的反射面反复折射形成星形轨迹传播,使得超声波轨迹均匀涵盖测量管体内的整个流通区域,使测量管体内反射面不存在三维角度,易于加工制造且不影响测量管体的圆管形状,并通过通过一对换能器有效测得截面大部分区域速度,实现对不均匀的复杂流动的准确测量。

本发明所述测量管体内的反射面呈狭长的长方形,所述测量管体内壁是由n个反射面沿测量管体内壁圆周阵列而形成的多边形内镜,且反射面面平行于测量管体轴线,以利于支持多声道的复合型测量,当测量管体上设有多组换能器时,只需要增加换能器安装座,使多个声道共用反射面面进行星形轨迹的信号传播,互不干扰,大大提高了流体的测量精度。

本发明所述反射面的宽度为10mm-20mm。通过一对换能器的超声波全方位扫描测量管体内流体全部的流通空间,使本发明能够在较大流量、温度、不规则流动变化范围内,及在量程比250:1情况下、4℃至150℃温度变化范围内、测量管体前为0直管段安装环境下正常工作,精确测量流体流速,使测量精度进一步达到±1%的作用。

本发明由于采用上述结构和检测方法,具有加工方便、安装快捷、检测精度高、成本低廉等优点。
 

电池供电超声波水表是计算热量的仪表。 热量表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上,流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同,ZUI终的测量结果也不同),流量计发出与流量成正比的脉冲信号,一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号,而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号,利用计算公式算出热交换系统获得的热量,与建筑业过去已普遍使用的户用计量表——水表、电表、煤气表相比,有更复杂的设计和更高的技术含量。超声波热量表是一种包含机械、电子和信息技术的高科技产品,目前在许多领域获得了成功的应用。
详情介绍:


HQSB超声波冷、热量水表介绍:
HQSB超声波冷、热量水表是将一对温度传感器分别安装在通过载热流体的上行管和下行管上,流量计安装在流体入口或回流管上(流量计安装的位置不同,ZUI终的测量结果也不同),流量计发出与流量成正比的脉冲信号,一对温度传感器给出表示温度高低的模拟信号,而积算仪采集来自流量和温度传感器的信号,利用计算公式算出热交换系统获得的热量,与建筑业过去已普遍使用的户用计量表——水表、电表、煤气表相比,有更复杂的设计和更高的技术含量。超声波热量表是一种包含机械、电子和信息技术的高科技产品,目前在许多领域获得了成功的应用。
HQSB超声波冷、热量水表技术特点:
1、砖利技术的换能器和先进的电子测量技术,保证了流量测量的准确性和稳定性。
2、测量机构无机械运动,计量精度不受使用周期影响,后期维护费用低。
3、直通式表体结构、不锈钢表体。表体内壁不会生锈,从而保证流场形态永恒稳定、压力损失小。
4、提供红外、RS485、M-BUS多种通讯方式,可实现数据远传和集中控制。
5、自动错误诊断,有错误信息提示功能。
6、安装简便,可进水、回水安装。
7、可制作高温型(可达130℃)热量表。


技术参数表(DN50-DN100):

型号                          公称口径       
(mm)
ZUI大流量        
qs(m3/h)
常用流量       
qs(m3/h)
ZUI小流量       
qs(m3/h)
HQSB 50 30 15 0.3
65 50 25 0.5
80 80 40 0.8
100 120 60 1.2
准确度等级 2级/3级
压力损失 <25kPa/qp
公称压力 1.6MPa
温度传感器 PT1000铂电阻 直插
温度计算范围 4-95℃
温差范围 3-60℃
温差分辨率 0.01
环境等级 A类
热耗计算 从0.25k开始
防护等级 IP67(计算器部分)
电源 3.6V锂电池(>=3年)
HQSB超声波冷、热量水表数据


公称直径
(mm)
量程比R 流         量 (m³/h)
始动流量 ZUI小流量Q1 分界流量Q2 常用流量Q3 过载流量Q4
DN10 200 0.002 0.0120 0.020 2.000 3.125
DN15 200 0.003 0.0125 0.020 2.500 3.125
DN20 200 0.0035 0.016 0.026 3.200 4.000
DN25 200 0.007 0.020 0.032 4.000 5.000
DN32 200 0.010 0.032 0.050 6.300 7.875
DN40 200 0.015 0.100 0.160 20.000 25.000
DN50 100 0.030 0.400 0.640 40.000 50.000
DN65 100 0.059 0.630 1.008 63.000 78.750
DN80 100 0.064 1.000 1.600 100.000 125.000
DN100 100 0.094 1.600 2.560 160.000 200.000
DN125 100 0.120 2.000 3.200 200.000 250.000
DN150 100 0.270 2.500 4.000 250.000 312.500
DN200 100 0.315 4.000 6.400 400.000 500.000
DN250 100 0.508 4.000 6.400 400.000 500.000
DN300 100 0.770 6.300 10.080 630.000 787.500


HQSB超声波冷、热量水表安装示意图


HQSB超声波冷、热量水表现场实物图


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