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超声波流量计首选污水处理厂、制药厂、造纸厂

2020-03-02    来源：红旗仪表（江苏）有限公司

城市污水处理厂、制药厂、造纸厂污水测量首选超声波流量计

为了改善日益严重的水污染状况，许多城市建立了污水处理厂，污水处理率明显提高，水环境逐渐好转．随着计算机技术的飞速发展及普及，数据采集系统也迅速得到运用。在生产过程中应用这一系统可对生产现场的工艺参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。数据采集就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号然后再作进一步处理。

超声波流量计是通过检测流体流动对超声脉冲作用以测量流量的仪表。它和电磁流量计一样，因仪表流通通道未设置任何阻碍件，均属无障碍流量计，是适于解决流量测量困难问题的一类流量计，特别在大口径测量流量方面有较突出的优点，也是近年来发展迅速的流量计之一。

2 超声波流量计原理

2.1 组成

非接触式超声波测量系统由两部分组成：一个超声波信号换能器和一个远距安装的电子发收器。换能器不断发射一系列的超声波并接收自被检测的液体或固体表面返回的反射回波。发射器中的微处理器将信号作进一步处理，并将数据作为LCD数字显示。

（1）声波是机械波的一种，频率超过2×104 Hz的声波为人耳所听不到的超声波频率。它的波长L、频率f与速度c的关系为

L=c/f

（2）超声波的反射和折射

当声波传播至两介质的分界面，一部分能重返原介质，称为反射波，另一部分能量透过介质面到另一介质面内继续传播，称为折射波。

反射定律：Sina/ Sina'＝＝C1/C2

式中，入射角a，入射波速C1，反射角a'，反射波速C2。

折射定律：SINa/ SINb＝＝C1/C2

式中， 入射角a，折射角b ， C1为*介质波速， C2为第二介质波速。

2.2 超声波流量计的特点

超声波的显著特征是频率高，因而波长短、绕射现象小、方向性好。能够称为射线而定向传播。在液体、固体中衰减小、穿透本领大，遇到杂质或分界面就会有显著的反射。超声波传感器就是利用超声波的这些显著特征在许多科学领域即工业生产中得到广泛的应用。

2.3 超声波换能器

超声波换能器又称超声波探头，它是实现电能和声能相互转换的一种器件，在超声波检测技术中，把超声波发射出去再接收回来变换成电信号的仪器装置，就是超声波换能器，即探头．用于检测的超声波换能器有多种，如压电型、磁致伸缩型、电磁型、振板型、弹性表面波型等等。检测技术中，主要采用的是压电型。

2.4 优缺点简析

优点：

◆可做非接触式测量； 
◆为无流动阻挠测量，无压力损失； 
◆可测量非导电性液体，对无阻挠测量的电磁流量计是一种补充。 
◆超声波流量级的zui大优点就是无需切断管道，即可作无阻挠流量测量，是真正不接触介质的流量仪表。

缺点：

◆传播时间只能用于清洁液体和气体；而多普勒法只能用于测量含有定量悬浮颗粒和气泡的液体； 
◆多普勒法测量精度不高。

3 应用

超声波测量是一种通过测定物位来测量容器储量的方法。超声波传感器自上向物料表面发送超声波脉冲，接收从表面反射回来的回波。它测定超声波的传播时间，并推算出与反射表面的距离。

传播时间是超声波传感器与物位之间距离的直观量纲。声波的传播距离是传播时间和声速的的乘积。如果已知超声波传感器的位置，那末就能换算出物位（以及储量）。空气中的声速变化范围很大，因此，声波传感器需要进行温度补偿，如果用于空气以外的其他气体，就应该进行相应的标定。

3.1 测量流量

在污水处理厂的流量测量仪表中，按照安装形式分类只有两种形式的流量计：管道式和明渠式。

明渠式超声波流量计是一种在污水处理厂应用很广泛的流量计。因此我们在这里仅就明渠式流量计简单说明一下，在明渠中液体的流量与槽上某处的液位具有确定的关系，即：

Q＝Kbhm

式中，Q为流量，K为流量系数，b为堰口宽度，h为液位高度 ，m为指数。

对于一定形状的水槽，其中k、b、m 的值是一定的，因此只要测量到液位h就可以计算出流量。由此可见，用于明渠流量计量的超声波流量计实际上是测量液位。

3.2 测量液位

超声波液位计由于属于非接触测量，度高，维护量较小，因此在污水处理厂得到了广泛的应用。

超声波液位计测量的工作原理

由图1可见，将超声波发送器/接收器置于液体上方，超声波向下发射，穿过空气介质，在遇到水面时被反射回来，被接收器所接收。由超声波在介质中传播的原理可知，若介质压力、温度、密度、湿度等条件一定，则超声波在该介质中的传播速度是一个常数。因此，当测出超声波由发射到遇液面反射被接收所需要的时间，则可换出超声波通过的路程，即得到了液位的数据。
 

  •  

    产品名称：TDS-100F插入式超声波流量计

     

    •  
    • 产品型号：HQTDS-100F
    • 产品厂商：红旗
    简单介绍：
    HQTDS-100F插入式超声波流量计以速度差法为原理，测量圆管内液体流量。本系列仪表采用了数字发射、数字接收、数字分析、数字输出等先进的微功耗数字化设计技术，仪表计量准确、运行可靠、更适于工业现场的需求。转换器形式有：壁挂式、盘装式、一体式；传感器形式有：插入式、管段式、外夹式。
    详情介绍：

     

    一、插入式超声波流量计产品介绍

    HQTDS-100F插入式超声波流量计以速度差法为原理，测量圆管内液体流量。本系列仪表采用了数字发射、数字接收、数字分析、数字输出等先进的微功耗数字化设计技术，仪表计量准确、运行可靠、更适于工业现场的需求。转换器形式有：壁挂式、盘装式、一体式；传感器形式有：插入式、管段式、外夹式。

    二、插入式超声波流量计产品特点

     

    ● 微功耗、数字化设计。整机采用微功耗硬件及软件设计，对超声波信号进行数字发射、

    数字接收和数字分析，达到了**的数字化设计，整机功耗小于0.3W。电池供电型整机功耗只有0.2mW。

    ● 卓越的计量和管理功能。在软件设计上采用先进的分析和计算技术，保证准确的计量功

    能。另外设计了先进的管理功能，该系列仪表能在任何时间查阅前十年任何时候的仪表运行数据。

    ● 灵活的维护性能。采用换向自适应技术，使该系列仪表能够自动消除测量过程的零点误差，并能够在维修过程中任意更换转换器和传感器，不影响测量准确度。

    ● 汉字化技术。仪表的数据输入和测量过程显示全部汉字化，使操作者不使用说明书即可操作。

    ● 插入式超声流量计：可不停产安装和维护。采用陶瓷传感器，使用我公司专用钻孔装置进行不停产安装。一般为单声道测量，为了提高测量准确度，可选择三声道。

    ● 管段式超声流量计：需切开管路安装，但以后的维护可不停产。可选择单声道或三声道传感器。

    ● 外夹式超声流量计：能够完成固定和移动测量。采用专用耦合剂（室温固化的硅橡胶或高温长链聚合油脂）安装，安装时不损坏管路。

    三、插入式超声波流量计技术参数 

     

     

    插入式超声波流量计

    管段式超声波流量计

    外加式超声波流量计

    管径范围(mm)

    DN80-4000

    DN20-2000

    DN20-4000

    流速范围（m/s）

    0.01～12

    准确度（%）

    单声道

    双声道

    三声道

    单声道

    双声道

    三声道

    1.5

    1.0

    1.0

    0.5

    1.0（校正0.5）

    0.5

    0.5

    测量介质

    饮用水、河水、海水、地下水、冷却水、高温水、污水、润滑油、柴油、燃油、化工液体、其他均质流体

    管道材质

    金属（如碳钢、铸铁、不锈钢、铝等）非金属材质（如PVC,有机玻璃等）

    管衬材质

    玻璃钢、沙浆、橡胶等

    信号输出

    1、4-20mA：阻抗小于800Ω，光电隔离，准确度0.1%。
    2、累计脉冲输出：光电隔离，无源开路输出，传输距离小于500m。
    3、RS-485:光电隔离，波特率可选择，传输距离大于1.6Km.
    4、打印机：RS-232串口模式。打印机为选配件。
    5、M-BUS.

    键  盘

    2×8汉字键盘

    显示器

    2×10汉字显示或英文显示

    测量功能

    显示瞬时流量、瞬时流速、正累计流量、负累计流量、净累计流量、累计运行时间、瞬时供热量、累计共热量、断电时间等。

    数据存贮

    可存贮前720小时，前365天，前36个月和前十年的测量数据，包括瞬时流量、累计流量、断电时间等。

    环境温度

    转换器：-10～45℃（特殊环境请说明）
    传感器：-40～+60℃（常温型）
            -40～+160℃(高温型)

    传感器材质

    不锈钢和陶瓷

    不锈钢和普通碳钢

    常温型为尼龙高温型为合金铝

    传感器承压能力

    管内部分压力小于4.5MPa

    DN20～700mm小于2.5MPa
    DN800～2000mm小于1.6MPa

    与管道内压力无关建议不浸水工作

    传感器防护等级

    IP68

    转换器防护等级

    壁挂式转换器：IP65 　盘装式转换器：IP52 　一体式转换器：IP67

    防爆等级

    EXdⅡBT6

    传感器电缆长度

    < 500m

    < 500m

    < 300m

    传感器电缆型号

    专用电缆SEYV-75-2(直径7mm)，越短越好，减少干扰，也可以加长到300m若长要加粗电缆

    工作电源

    AC220V, DC12～36V 0.8A (可选)

    转换器外形尺寸

     壁挂式：213×185×107mm 盘装式：160×80×250mm 一体式：185×140×100mm

    传感器外形尺寸

    220×ø20(杆部)×ø50（连接部)mm

    见管段传感器数据表

    60×40×35mm

    转换器重量

    壁挂式：1.2Kg　 盘装式：0.8Kg 　一体式：1.4Kg

    传感器重量

    0.7Kg/支

    见管段传感器数据表

    0.2Kg/支

    热量测量功能

    测量供热量、热损耗、入口温度、出口温度

     

    四、插入式超声波流量计流量范围

     

     

    管段式传感器外型尺寸

     

    内径（mm）
    DN
    安装长度（mm）
    L
    法兰尺寸（mm）
    重 量
    （Kg）
    额定压力
    （MPa）
    		    
    D
    Do
    N×A
    		        
    300
    412
    485
    1. 1.0
    12×26
    1. 1.1
    1. 1.6
    350
    447
    535
    1. 1.0
    12×30
    1. 1.9
    		  
    400
    481
    600
    1. 1.0
    16×30
    102
    		  
    450
    516
    635
    1. 1.0
    16×33
    114
    		  
    500
    552
    700
    1. 1.0
    20×33
    148
    		  
    600
    621
    815
    1. 1.5
    20×36
    212
    		  
    700
    692
    915
    850
    24×36
    336
    1. 1.0
    800
    759
    1046
    970
    24×40
    500
    		  
    1000
    894
    1288
    1200
    28×44
    821
    		  
    1200
    1030
    1522
    1434
    32×44
    1303
    		  
    1400
    1164
    1778
    1670
    32×48
    1914
    		  
    1600
    1298
    1982
    1874
    36×48
    2442
    		  
    1800
    1432
    2236
    2114
    36×52
    3411
    		  
    2000
    1566
    2446
    2324
    40×52
    4262

     

    五、插入式超声波流量计安装示意图

     

    六、插入式超声波流量计现场实物安装图

    相关证书

     


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