現(xiàn)代工業(yè)設(shè)施具有復(fù)雜的操作過程，涉及廣泛的流量測量任務(wù)。隨著人們越來越認(rèn)識到水資源的數(shù)量有限，迫切需要節(jié)約、再利用和再循環(huán)水，并制定方法來改善資源管理。電廠運營商面臨的一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是滿足不斷增長的監(jiān)管要求，同時降低運營成本。
以下文章介紹了在要求苛刻的工業(yè)過程用水和廢水應(yīng)用中，如何使用先進的超聲波計量技術(shù)來提供精確和連續(xù)的流量測量。

 

流量計背景介紹

許多工業(yè)場所的大部分運營都嚴(yán)重依賴水。從產(chǎn)生蒸汽到冷卻各種系統(tǒng)，再到維護整個機器，水被用來做各種事情，水是一種珍貴的商品，制造設(shè)施離不開它。
今天的工廠經(jīng)營者必須想辦法應(yīng)對新的、更高標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)和污染控制。他們還面臨著節(jié)約能源和升級老化基礎(chǔ)設(shè)施的壓力。一些工廠看到了處理廢水和銷售副產(chǎn)品的收入機會。
所有類型的工業(yè)組織都需要有效的解決方案來計量污水以進行附加費報告，并精確測量進水，從而更容易管理運營。此外，他們尋求減少原水消耗，降低能源和化學(xué)成本，最大限度地減少有毒廢物的處理和排放，并提高監(jiān)管合規(guī)性。

 

流量測量挑戰(zhàn)

水和廢水處理系統(tǒng)需要精確的流量測量，以確保可靠和經(jīng)濟的運行。流量計必須能夠測量所有相態(tài)的液體，包括攜帶懸浮固體、污泥副產(chǎn)品和其他物質(zhì)的大量流體。還需要儀表來測量處理化學(xué)品的劑量，并監(jiān)測甲烷的排放和再利用。

工業(yè)用水和廢水中典型的流量測量應(yīng)用包括但不限于:

水流監(jiān)測、水處理化學(xué)品的配量、用水量監(jiān)測、泄漏檢測和減少、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載監(jiān)控
優(yōu)化用水、監(jiān)測進水量、監(jiān)測排放水量、監(jiān)測水庫之間的水流

 

流量計是測量、監(jiān)控和控制水分配的絕佳工具。問題是使用哪種技術(shù)，因為有各種各樣的儀表設(shè)計可供選擇。每種類型的儀表都有優(yōu)點和缺點，必須正確部署才能實現(xiàn)最佳性能。

在使用機械儀表的地方，磨損可能會導(dǎo)致精度下降。此外，需要對機械儀表進行定期測試、重新校準(zhǔn)和維修，這意味著必須將其拆除，要求用戶要么用臨時設(shè)備更換儀表，要么停止運行，直到儀表重新安裝到生產(chǎn)線上。

許多工業(yè)場所現(xiàn)在專注于超聲波流量測量，作為傳統(tǒng)計量解決方案的替代方案。外部安裝的超聲波鉗形流量計特別適合用于水處理。在現(xiàn)有的應(yīng)用中，它們比其他流量計選項安裝更快、更容易、更便宜，因為不需要切斷線路、中斷服務(wù)或排空管道。它們也不需要安裝旁路管道和閥門來拆除。

現(xiàn)在，許多工業(yè)場所都將超聲波流量測量作為傳統(tǒng)計量解決方案的替代方案。

 

超聲波流量計技術(shù)

最近的進步使得超聲波技術(shù)的使用在廣泛的工業(yè)計量應(yīng)用中變得可行。特別是，改進的高速數(shù)字信號處理、先進的壓電傳感器和復(fù)雜的計算機技術(shù)使超聲波流量計成為一種可行的、具有成本效益的選擇。
超聲波測量儀依賴于超聲波的科學(xué)/物理學(xué)。超聲波是頻率高于人類聽覺范圍的波形式的聲學(xué)(聲音)能量。人耳能探測到的最高頻率約為每秒兩萬個周期(20，000赫茲)。這是聲波范圍的終點，也是超聲波范圍的起點。
超聲波流量計是一種推斷裝置，它使用超聲波技術(shù)來測量通過它的聲學(xué)傳導(dǎo)液體或氣體的速度。有兩種類型的超聲波流量計設(shè)計:多普勒和渡越時間。
多普勒超聲波流量計:多普勒超聲波流量計旨在測量含有懸浮顆粒或“反射顆粒”的液體流量為了確保精確測量，必須在介質(zhì)中持續(xù)存在足夠數(shù)量和尺寸的顆粒。因此，這些儀表通常用于工業(yè)應(yīng)用中的臟液體。
通常，儀表將一對傳感器放置在管道上，彼此相對，但也可以安裝在管道的同一側(cè)。一個傳感器發(fā)送一個聲信號或聲波，然后被流動流中的顆粒反射。當(dāng)信號通過液流時，其頻率與流體的平均速度成正比。另一個傳感器接收反射信號并測量其頻率。流量計通過比較產(chǎn)生和接收的頻率來計算流量。
渡越時間超聲波流量計:最初僅用于清潔液體，由于信號處理技術(shù)的巨大進步，渡越時間流量計現(xiàn)在可以精確測量各種流體的流量。時差計已經(jīng)成為最普遍應(yīng)用的流量計量方法之一，也是最精確的方法之一。
渡越時間技術(shù)利用了聲信號隨氣流傳播比逆氣流傳播更快的原理。血糖儀有一對傳感器，既是發(fā)送器又是接收器。儀表上游側(cè)的傳感器產(chǎn)生聲音信號，通過管道傳播。下游傳感器接收信號，儀表計算從一個傳感器到另一個傳感器需要多長時間。接下來，下游換能器產(chǎn)生向上游傳播并被上游換能器接收的信號。儀表計算向上游方向行駛需要多長時間。
多普勒和渡越時間儀器都可以作為鉗形表使用，傳感器安裝在管道的外表面。時差計也可用于在線應(yīng)用。與用于直徑為8英寸或更大的管道的電磁流量計相比，夾鉗式流量計尤其具有成本效益。

 

超聲波流量計如何工作

如前所述，向超聲波流量計中的壓電換能器施加小電壓會產(chǎn)生波。相反的情況也發(fā)生了:換能器接收的超聲波信號被轉(zhuǎn)換成電信號。換能器只是一種將一種能量轉(zhuǎn)換成另一種能量的裝置。
超聲波信號以音速傳播。但是聲速是可變的，取決于它所通過的介質(zhì)和該介質(zhì)的溫度。因此，超聲波流量計針對特定的液體或氣體和溫度范圍進行校準(zhǔn)。然而，與各種液體或氣體兼容的超聲波測量儀必須在更換介質(zhì)時進行調(diào)整。
與機械儀表不同，超聲波儀表使用固態(tài)超聲波測量技術(shù)。由于沒有移動部件，這些設(shè)備提高了精度和長期可靠性，多普勒儀通常只能提供2%的滿量程精度，而迅昇SUNCENT的渡越時間超聲波流量計提供0.5%至1%的流量精度。
過去，工業(yè)組織主要將超聲波流量計用于大容量應(yīng)用，如原水和水處理。與傳統(tǒng)測量技術(shù)相比，超聲波流量計具有以下幾個優(yōu)勢，因此逐漸被廣泛接受:

01. 寬量程或量程比
02. 在資產(chǎn)生命周期內(nèi)保持高精度
03. 高重復(fù)性
04. 沒有運動部件磨損或產(chǎn)生噪音
05. 流動流中的最小侵入
06. 安裝時無需停線
07. 無壓降（夾緊）
08. 對水中顆粒的一般不滲透性
09. 雙向設(shè)計
10. 最少的維護

 

夾鉗式渡越時間超聲波流量計已被證明是磁性設(shè)備的一個很好的替代方案，當(dāng):關(guān)閉過程成本高；±1%的流量精度足以控制治療過程（迅昇SUNCENT-X8可以做到±0.5%的精準(zhǔn)度）；或者當(dāng)水含有可能污染磁力計電極的化學(xué)物質(zhì)或其他液體時。這些都是優(yōu)先選擇夾鉗式（外夾式）超聲波流量計的，迅昇現(xiàn)1.0/0.5級固定式超聲波流量計可測量管徑范圍是20mm~5000mm，為了節(jié)省安裝測試成本，迅昇研發(fā)出新一代產(chǎn)品SUNCENT-X3，專為Φ9.53~Φ90范圍管徑設(shè)計的小管夾鉗式超聲波流量計，支持PFA/PU、塑料管、銅管、不銹鋼管等材質(zhì)，裝上即可測量，省去了大部分安裝步驟。

小管夾鉗式超聲波流量計

 

選擇超聲波流量計對最終用戶的好處

準(zhǔn)確、可靠的流量測量對于工業(yè)用水和廢水處理系統(tǒng)的經(jīng)濟高效運行至關(guān)重要。從儲水和輸電線路到原水處理，超聲波流量測量技術(shù)已被證明是一種理想的解決方案。
超聲波流量計非常適合廢水應(yīng)用或任何水基或聲波傳導(dǎo)的臟過程流體。與磁力計不同，它們可以測量非導(dǎo)電流體的流量。超聲波流量計也非常適合化學(xué)兼容性至關(guān)重要的應(yīng)用。
在典型的工廠環(huán)境中，渡越時間和多普勒超聲波流量計都可以用來檢測和測量流速，而不會侵入液流。這些儀器非常適合故障排除和診斷。鉗形流量計可用于足夠流速的泄漏檢測。此外，超聲波流量計對溫度、粘度、密度或壓力的變化不敏感。
此外，超聲波流量計沒有移動或潤濕部件，沒有壓力損失，提供大的調(diào)節(jié)比，并提供免維護操作，這是相對于機械流量計的重要優(yōu)勢。
尤其是渡越時間超聲波流量計，可以指定用于需要長期測量精度的應(yīng)用。對于存在小顆粒的水條件不太理想的任何工藝，它們都是很好的選擇。儀表的寬量程和強大的工作特性使其對不同的計量需求具有吸引力。

 

關(guān)于流量計選擇的最后結(jié)論

雖然傳統(tǒng)的機械流量計在工業(yè)過程用水和廢水環(huán)境中仍然很受歡迎，但最近的創(chuàng)新正幫助超聲波流量計在市場上取得重大進展。全世界的專業(yè)人士都意識到，為需要長期、精確性能的工業(yè)用水應(yīng)用選擇超聲波計量技術(shù)，可以降低安裝和生命周期成本。

 

 

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