外夾式超聲波流量計在水電站中的應用

    超聲波流量計 可用來測量不易接觸、不易觀察的流體流量和大管徑流量，其對流體的溫度、粘度、密度等因素不敏感，靈敏度高，安裝維修方便，通（tōng）用性（xìng）好。目（mù）前其應（yīng）用領域已經涉及到工業、農業、水利和汙水處理等行（háng）業。

    超聲波在流體中傳播會載上流（liú）體的流速信息，通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速信息，進而可換算成流量。根（gēn）據對信號的檢測原理，超聲波流量計可（kě）分為傳播速（sù）度差法、多普勒法、波束偏移法、空間濾波法、噪聲法等類型。傳播速（sù）度差法是測量超（chāo）聲波（bō）脈衝順水流和逆水流時的速度差來反映流體流速，從而測出流量。多普勒法是應用超聲波的多普勒效應測得順（shùn）水流和逆水（shuǐ）流（liú）的頻 差來反映流體流速，從而測出流量。傳播速度差法又包括時差法、相位差法、直接時差法（fǎ）等。一般而言，被測流體中不含大濃（nóng）度的懸浮顆粒（lì）時，采（cǎi）用時差法; 當被測流體中懸浮顆粒比較多時，采用多普勒法。水電站中一般在引水隧（suì）洞、機組蝸殼前的壓力鋼管等部位需要安裝超聲波流量計，而電站這些部位水質比較清潔，因此，在水電站中應用時差法超聲波流量計較（jiào）為廣泛。

    根據超聲波在管道中的反射次數，外夾式超聲波流量（liàng）計可分為“Z”型、“V”型、“N”型等安裝方式。對於“Z”型安裝的超聲波流量計，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信（xìn）號衰減小，建議300mm以上管徑優先選用“Z”型安（ān）裝。“V”型安裝的（de）超聲波流量（liàng）計的超聲波波束（shù）在管道中反射1次，穿過流體2次;“N”型安裝的超聲波流量計的超聲波波束在管道中反射2次，穿過流體3次。由於超聲波傳（chuán）播時間越長，測量精（jīng）度就越高，因此，在測量小（xiǎo）口（kǒu）徑管道中的流體流量時，可采（cǎi）取多次反射的方法，增大超（chāo）聲波的傳播路徑，進而增大其傳（chuán）播時間，提高超聲波流量計（jì）的測量精（jīng）度。但每次反射（shè）都會造成超聲波信號（hào）的衰減，故傳播（bō）次數也不宜過多。故“V”型安裝與“N”型安裝相比，“V”型安裝更為常用，管徑在100～300mm時可優先選用“V”型安裝。

    某水電站（zhàn）工程開發的主要任（rèn）務為發電，該電站為低閘長引水式電站，裝設3台衝擊式水輪（lún）發（fā）電機組，單機容量（liàng）60MW。根據業主要求，該電站在每台機（jī）組進水閥前的壓力鋼管上安裝1套單聲道外（wài）夾式超聲波流（liú）量計，用於測量機組進口的流量（liàng），壓（yā）力鋼管內徑（jìng）為1400mm。超聲（shēng）波流量計的安裝布（bù）置，換能（néng）器采（cǎi）用“Z”型安裝，兩換能器水平平齊，與管道軸線水平方向（xiàng）一致，換能器電纜接入控製箱。確定好換（huàn）能器具體安裝位置後（hòu），用擰緊固（gù）定螺絲將換能器安裝框架在管道外壁固定好，在（zài）管道周（zhōu）圍纏（chán）繞安裝帶，安裝帶的鬆緊程度通過（guò）安裝帶調節螺母進行調節，通過安裝帶對換能器（qì）安裝框架加固。再將塗有（yǒu）耦合劑的換能器裝入換能器安裝框架，擰緊換能器的固定螺絲，將換能器緊（jǐn）緊固定在預（yù）定的安裝（zhuāng）位置。控製箱（xiāng）通過螺栓和螺釘在牆上（shàng）固（gù）定。