氣體超聲波流量計

超聲波流量計的應用始於20世紀90年代◕◕││↟，由於它的一些突出優點✘·◕↟│：測量準確度高╃•╃◕•、量程比寬╃•╃◕•、無壓損╃•╃◕•、無可動部件╃•╃◕•、安裝使用費低等◕◕││↟，受到使用者的歡迎╃↟✘·。它是繼孔板流量計◕◕││↟，渦輪流量計之後第三類適用於高壓╃•╃◕•、大口徑╃•╃◕•、高準確度的天然氣流量計╃↟✘·。由於技術條件的限制◕◕││↟，以前人們研究的主要是超聲波液體流量計╃↟✘·。隨著科學技術特別是電子技術及感測器技術的發展◕◕││↟，超聲波氣體流量計才日益受到人們的重視◕◕││↟，並開始逐步走向實用化╃•╃◕•、廣泛化╃↟✘·。大部分由測量短管和插入管壁換能器組成一體的形式出現◕◕││↟，由於測量準確度較低(1.5%F.S~2.O%F.S)◕◕││↟，過去未能在價格昂貴的天然氣貿易結算計量領域大量運用╃↟✘·。現在它在天然氣工業中的成功應用己有突破性進展╃↟✘·。由於準確度高和維修費用低◕◕││↟，多聲道超聲波流量計己被氣體工業界接受◕◕││↟，它是自氣體渦輪流量計後被氣體工業界接受的最重要的氣體流量計量器具╃↟✘·。至今已有較多國家的政府機構批准超聲波流量計為法定計量器具╃↟✘·。根據檢測的方式◕◕││↟，可分為傳播速度差法╃•╃◕•、多普勒法等不同型別的超聲波流量計╃↟✘·。超聲波流量計適於不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量測量╃↟✘·。自20世紀90年代◕◕││↟，超聲波流量計像一顆耀眼的新星驟然升起◕◕││↟，出現多種型號準確度較高的超聲波流量計◕◕││↟，現已有多種測量技術◕◕││↟，其主要產品有✘·◕↟│：時差式超聲波流量計╃•╃◕•、頻差式超聲波流量計╃•╃◕•、插入式超聲波流量計等╃↟✘·。

適用口徑✘·◕↟│：DN50～50000（其中50╃•╃◕•、65╃•╃◕•、80╃•╃◕•、100╃•╃◕•、125╃•╃◕•、150╃•╃◕•、200╃•╃◕•、250╃•╃◕•、300╃•╃◕•、400╃•╃◕•、500╃•╃◕•、600╃•╃◕•、800╃•╃◕•、10000可選管段式）

適用氣體✘·◕↟│：髒汙╃•╃◕•、腐蝕╃•╃◕•、溼飽和╃•╃◕•、粘性╃•╃◕•、高低溫等各類氣體

流速範圍✘·◕↟│：0～30m/s 

量 程 比✘·◕↟│：30:1～100:1

測量精度✘·◕↟│：管段式±0.5%R◕◕││↟，±1%R；插入式±1%R◕◕││↟，±1.2%R◕◕││↟，±2%R◕◕││↟，±2.5%R

重 復 性✘·◕↟│：0.3%（0.15%）

測量方向✘·◕↟│：單向或雙向 

測量聲道✘·◕↟│：1╃•╃◕•、2╃•╃◕•、4╃•╃◕•、6╃•╃◕•、8

工作溫度✘·◕↟│：-25～+80℃

工作壓力✘·◕↟│：0～2.5MPa（最大10MPa）

防爆等級✘·◕↟│：Ex dm ⅡBT4

基於超聲波在管道中傳播時間的原理╃↟✘·。在管道中斜裝的一對超聲波換能器之間的距離為超聲波的傳播聲程╃↟✘·。超聲波在兩個換能器之間的順流傳播時間和逆流傳播時間分別為✘·◕↟│：

式中✘·◕↟│：

C--超聲波在靜止氣體中的 傳播速度◕◕││↟，隨氣體性質變化而變化；

V--氣體的流速；

θ--超聲波聲程L與管道軸線之間的夾角╃↟✘·。

根據ts和tn表示式◕◕││↟，求得沿聲程上的線平均流速✘·◕↟│：

可以看出◕◕││↟，管道中介質的流速與（1/ts-1/tn）有關◕◕││↟，而與介質本身無關◕◕││↟，即不受氣體成份╃•╃◕•、密度╃•╃◕•、溫度等影響╃↟✘·。

這樣◕◕││↟，透過流速╃•╃◕•、管道截面積等就可得到氣體流量了╃↟✘·。 

（1）測量獨立於聲速╃•╃◕•、溫度及氣體狀況

（2）有優良的干擾抑制特性及故障自診斷功能

（3）具有獨特的雙向流測量功能

超聲波流量計主要由四部分組成✘·◕↟│：前後直管段╃•╃◕•、流量計表體（USM）╃•╃◕•、流量計算機（S600）╃•╃◕•、配套的壓力和溫度變送器╃↟✘·。圖三為系統組成示意圖╃↟✘·。按照換能器多少◕◕││↟，超聲流量計可分為一至六聲道超聲流量計；根據超聲波在管壁上的反射情況◕◕││↟，又可分為直射╃•╃◕•、單反射和雙反射三種╃↟✘·。