超聲波流量計在制鹽生產中的應用

【資料簡介】

江蘇金鼎自動化儀表有限公司 ：姚佳明  

超聲波流量計具有30年的發展歷史，特別是近幾年發展較快，由于其具有安裝簡單、操作方便、通用性好、采用*的計算機軟件、自動修正流場分布變化造成的誤差、消除噪聲影響并穩定輸出、幾乎不需維護等特點，廣泛應用于水電、石油、化工、采礦、冶金、供水等部門的流量測量。

      1 基本原理及測量方法

      超聲波測量的原理，主要是由于超聲波在靜止介質中的傳播速度與流動流體中的傳播速度不同，即超聲波傳播速度與流體的流速有關，因而可以通過測量聲波在介質中的傳播速度的方法求出流速，進而即可求出流量。設聲波在靜止流體中的傳播速度為C，流體的流速為，傳播距離為L，如圖1所示。

圖1 超聲波測速原理

      當換能器T₁，T₂發出聲波時，經t₁，t₂ 時間后，接收器R₁，R₂分別接收到聲波，其關系如下。

       t₁ = L/（C+v）                              （1）

       t₂ = L/（C- v）                              （2）

      由于工業管道中流速遠較聲速小，即c>>v，因此兩者的時差為

      △t = t₂-t₁ = 2Lv/C²

      當聲波在流體中的傳播速度已知時，測出時差便可以求出流速，進而求出流量。這種測量方法稱為時差法。此外，還有相位差法、頻率差法、聲束偏移法、多普勒效應法等。

      2 應用

      重慶索特股份有限公司的主要產品是鹽，原先由采輸鹵車間至鹵水處理的鹵水流量及經鹵水處理至制鹽車間的精鹵流量，均采用普通水表計量。由于腐蝕太大，水表葉輪經常壞，計量精度低，因此于1997年開始先后在采輸鹵車間105井出鹵流量、制鹽車間精鹵流量、回頭母液計量及鹵水處理原鹵計量中均改用超聲波流量計計量。由于超聲波流量計是一種非接觸式儀表，避免了儀表被腐蝕的問題，特別是其可測含一定顆粒或氣泡流體流量的特性，更適合于從3000m深鹵井出來的含有少量氣泡的鹵水流量測量，解決了用其他流量計無法測量的問題。

      該流量計安裝方便，運行時不需停泵照樣能安裝，調試簡單，再加上其智能化功能，只需按屏幕上菜單提示操作相應的鍵即可完成調試，幾乎不需要維修，計量準確，效果令人滿意。

      3 選用時的注意事項

      1）現場環境。雖然超聲波流量計有抑制噪聲的功能，但若噪聲過大，則對測量精度有較大影響，我們曾試圖用超聲波流量計測制鹽蒸發罐循環泵流量，因其噪聲過大而讀數不穩。

      2）介質的組成。超聲波流量計可測潔凈液體和污濁液體，在選擇儀表時，必須了解所測介質的成分，以免所選儀表不能測量造成資金浪費。如在測原鹵時選用適合測污濁液體的流量計，測精鹵則選用適合測潔凈液體的流量計，精鹵只是將原鹵中少量的鈣離子和鎂離子除去，其他成分*一樣。一般若測量潔凈液體，選用時差法超聲波流量計；若測量含一定顆粒或氣泡的液體，則選用多普勒超聲波流量計。

      3）超聲波流量計主要由主機和換能器組成。其測量效果的好壞很大程度上取決于換能器的選擇和安裝。換能器的選擇主要考慮其安裝形式和介質溫度，若介質溫度超過80℃，則必須選擇高溫換能器。其安裝必須嚴格按說明書進行，否則影響測量精度甚至無法測量。

      4）在安裝時，如果管道內壁結垢嚴重，在調試中輸入管壁的厚度應適當考慮內壁結垢的因素，比原管壁的厚度稍大一些，具體值應根據現場而定，這樣測得的流量精度更高。

      5）在儀表調試時要輸入所測液體的聲速，一般在產品說明書中列有一些常見液體的聲速。如果在說明書中查不到，則可用相近介質的聲速替代所測液體的聲速。

      6）當測量含有固體顆粒或氣泡的液體流量時，若發現讀數始終有誤差，如果流量計符合安裝條件，檢查安裝如無問題，則說明管道內固體顆粒或氣泡量不足，或者是出現固體顆粒或氣泡聚集現象，不能形成穩定流，表明此超聲波流量計不適宜測該介質的流量。

      7）換能器與管道間的耦合劑必須保持完好，若有空氣進入將給測量帶來誤差。

      8）隨著技術的進步，國產超聲波流量計的性能*可與進口產品相媲美，而價格便宜得多，因此*可以選用國產超聲波流量計代替進口產品。