多普勒超聲波流量計測量中異�，F象分析

    1 引言

    多普勒超聲波流量計是速度式流量計的一種。根據多普勒效應，當固定在管壁上的超聲換能器向流體中的懸浮粒子發(fā)射頻率為f₁的連續超聲波時(shí)，被懸浮粒子反射的超聲波頻率為f₂。f₂與f₁之差為多普勒頻移，頻移的大小與流體的運動(dòng)速度有關(guān)，因而測得超聲波頻移，按一定關(guān)系就可求出流速的大小，再乘以管道內截面積，就可知流量的大小。

    采用多普勒超聲波流量計測量液體流量時(shí)，要求被測液體要有一定數量的微小固體顆�；蛐�氣泡，但不能過(guò)多、過(guò)大，否則會(huì )影響測量準確性。

    采用美國寶力聲公司生產(chǎn)的MST-P型便攜式超聲波流量計測量污水處理系統水流量過(guò)程中，出現了一些異�，F象，本文選擇幾例進(jìn)行分析，并提出了保證測量準確、穩定的辦法。

    2 異�，F象分析及防范措施

    2.1 一臺水泵的出水量較兩臺并聯(lián)運行的出水量大

    在測量過(guò)濾器組出水流量時(shí)，當兩臺相同規格水泵同時(shí)運行時(shí)，流量指示數較穩定，偶爾有非多普勒信號出現，虛假信號燈偶爾閃亮，而當停掉一臺泵后，流量指示數不但沒(méi)減少，反而增大，但不穩定，虛假信號指示燈頻繁閃亮。原因分析：水流中有氣體摻雜，所測流量是氣水混合量。

    Q=Q_p+Q_q

    式中：Q  為測量的流量數；
          Q_p 為水流量；
          Q_q 為摻氣流量。

    管道中水流過(guò)程可視為等溫過(guò)程，Q_p可視為不隨壓力而變化，而Q_q卻隨壓力而變化。根據波義耳定律，其壓強（絕壓）與體積成反比。當停掉一臺泵后，壓力降低，氣體體積增大，在總量中所占比例增大，其虛假信號成分使流量數增加很多，所以報警燈頻繁閃亮，說(shuō)明此時(shí)流量計所顯示的已經(jīng)不是真實(shí)的水流量數，一般的在線(xiàn)流量表沒(méi)有虛假信號報警裝置，在這種情況下，很難發(fā)現流量數的不準確。

    防范措施：在流量?jì)x表前主管道的最高處加裝集氣和排氣裝置，并應保證定期排放，減少水中摻氣的影響，在一些設計、安裝規范中應有特別要求，

    2.2 同一系統中，在不同壓力、不同管徑的管段上測量，流量值不一樣

    在總出水管（DN=700mm）上測量總出水流量時(shí)，流量值明顯高于根據水泵特性曲線(xiàn)估算的值，且虛假信號燈頻繁閃亮。改在源水泵出口管（DN=350mm）測量，顯示值穩定，流量數與估算值相符。
   
    原因分析：在同一系統中，如果沒(méi)有分流，在任何直管段主測量，其流量值都應相等。

    出現上述現象是因為總出水管管徑較大，且壓力比泵出口壓力低，而且中間經(jīng)過(guò)過(guò)濾器，有混氣可能。而源水泵出口壓力較高，且管徑較小，帶氣較少，因而在泵出口處測量較為準確、穩定。

    防范措施：應保證流量計在正常使用時(shí)，其流速在1m/s以上，對于較臟的污水，流速應在2m/s此以上，雖然多普勒超聲波流量計測量范圍最低可達0.lm/s，但為了保證水流量的測量穩定、準確，不應選在低速段。為此，安裝流量計時(shí)，可以采用縮徑管（這也能夠保證滿(mǎn)管），因為長(cháng)度有限，不至于造成管損過(guò)大，影響后序工序的流量和壓力。選擇測量點(diǎn)時(shí)，應考慮防止混氣，最好選擇壓力較高的管段。

    2.3 在同一管道上，管徑相同，管段不同流量值不同

    當在垂直管段測量時(shí)，指示值偏高且不穩定，而在水平管段測得的流量數較穩定，且偏低。

    原因分析：仍是水中摻氣造成。在垂直管段內，氣水混合較均勻且氣泡較多，造成流量顯示不穩，出現顯示值偏高的現象。而在水平管段測量時(shí)，按規定，換能器要固定在管道兩側或斜下方，而氣體聚集在管道上方，對測量過(guò)程不產(chǎn)生影響，顯示較為穩定。

    在國家工業(yè)自動(dòng)化儀表施工及驗收規范中沒(méi)有對超聲波流量計作出規定，有的設計中只要求在垂直管段安裝時(shí)，被測介質(zhì)的流向應當自下而上，以為這樣管道內就會(huì )充滿(mǎn)液體。其實(shí)這是一種誤解，在壓力作用下，只要液體中摻有氣體，則整個(gè)管路中均是氣液混合物，垂直管段內較水平管段內混合得更均勻，對流量測量的影響更大。

    防范措施：除裝集氣和排氣裝置外，流量計應盡量安裝在水平管段的較低處，這樣也便于在靜態(tài)時(shí)，檢查流量計的零點(diǎn)。

    參考文獻

    [1] 恩德斯+豪斯公司.污水測量及自動(dòng)化技術(shù).1993.
    [2] Model mst-p dedicated ultrasonic flowmeter operators manual polysonlcs.1989.