現代工業設施具有復雜的操作過程，涉及廣泛的流量測量任務。隨著人們越來越認識到水資源的數量有限，迫切需要節約、再利用和再循環水，并制定方法來改善資源管理。電廠運營商面臨的一個關鍵挑戰是滿足不斷增長的監管要求，同時降低運營成本。
以下文章介紹了在要求苛刻的工業過程用水和廢水應用中，如何使用先進的超聲波計量技術來提供精確和連續的流量測量。

 

流量計背景介紹

許多工業場所的大部分運營都嚴重依賴水。從產生蒸汽到冷卻各種系統，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，制造設施離不開它。
今天的工廠經營者必須想辦法應對新的、更高標準的水質和污染控制。他們還面臨著節約能源和升級老化基礎設施的壓力。一些工廠看到了處理廢水和銷售副產品的收入機會。
所有類型的工業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，降低能源和化學成本，最大限度地減少有毒廢物的處理和排放，并提高監管合規性。

 

流量測量挑戰

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

工業用水和廢水中典型的流量測量應用包括但不限于:

水流監測、水處理化學品的配量、用水量監測、泄漏檢測和減少、網絡負載監控
優化用水、監測進水量、監測排放水量、監測水庫之間的水流

 

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

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

許多工業場所現在專注于超聲波流量測量，作為傳統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。在現有的應用中，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、中斷服務或排空管道。它們也不需要安裝旁路管道和閥門來拆除。

現在，許多工業場所都將超聲波流量測量作為傳統計量解決方案的替代方案。

 

超聲波流量計技術

最近的進步使得超聲波技術的使用在廣泛的工業計量應用中變得可行。特別是，改進的高速數字信號處理、先進的壓電傳感器和復雜的計算機技術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/物理學。超聲波是頻率高于人類聽覺范圍的波形式的聲學(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，它使用超聲波技術來測量通過它的聲學傳導液體或氣體的速度。有兩種類型的超聲波流量計設計: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，必須在介質中持續存在足夠數量和尺寸的顆粒。因此，這些儀表通常用于工業應用中的臟液體。
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。一個傳感器發送一個聲信號或聲波，然后被流動流中的顆粒反射。當信號通過液流時，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，由于信號處理技術的巨大進步，渡越時間流量計現在可以精確測量各種流體的流量。時差計已經成為最普遍應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，既是發送器又是接收器。儀表上游側的傳感器產生聲音信號，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生波。相反的情況也發生了:換能器接收的超聲波信號被轉換成電信號。換能器只是一種將一種能量轉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和該介質的溫度。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。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時進行調整。
與機械儀表不同，超聲波儀表使用固態超聲波測量技術。由于沒有移動部件，這些設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，工業組織主要將超聲波流量計用于大容量應用，如原水和水處理。與傳統測量技術相比，超聲波流量計具有以下幾個優勢，因此逐漸被廣泛接受:

01. 寬量程或量程比
02. 在資產生命周期內保持高精度
03. 高重復性
04. 沒有運動部件磨損或產生噪音
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備的一個很好的替代方案，當:關閉過程成本高；±1%的流量精度足以控制治療過程（迅昇SUNCENT-X8可以做到±0.5%的精準度）；或者當水含有可能污染磁力計電極的化學物質或其他液體時。這些都是優先選擇夾鉗式（外夾式）超聲波流量計的，迅昇現1.0/0.5級固定式超聲波流量計可測量管徑范圍是20mm~5000mm，為了節省安裝測試成本，迅昇研發出新一代產品SUNCENT-X3，專為Φ9.53~Φ90范圍管徑設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，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

準確、可靠的流量測量對于工業用水和廢水處理系統的經濟高效運行至關重要。從儲水和輸電線路到原水處理，超聲波流量測量技術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用或任何水基或聲波傳導的臟過程流體。與磁力計不同，它們可以測量非導電流體的流量。超聲波流量計也非常適合化學兼容性至關重要的應用。
在典型的工廠環境中，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，提供大的調節比，并提供免維護操作，這是相對于機械流量計的重要優勢。
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。

 

關于流量計選擇的最后結論

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

 

 

本期新聞產品：

0.5/1.0級固定式超聲波流量計 SUNCENT-X6/X8 | 小管專用夾鉗式超聲波流量計 SUNCENT-X3

往期新聞推薦：

可測PFA/PU小管！防腐蝕超聲波流量計，迅昇助力半導體/化工行業 | 迅昇超細管夾鉗式流量計SUNCENT-X3在測量中的優勢 | 超聲波流量計技術如何幫助提高能源效率？

更多產品詳情：

迅昇PFA小管超聲波流量計 | 清洗機超聲波流量計 | ±0.5%級高精度超聲波流量計 | 0.5級便攜式超聲波流量計 | 雙聲道超聲波流量計 | 四聲道超聲波流量計