矿用 FUP 1010 型超声波流量计的研究与运用

通过分析超声波流量计基本原理及组成，提出了传播时间法与多普勒效应法，描述了 1010 型主要技术的性能，提出了使用前的准备工作、物理安装步骤及注意事项、测量时的运用、流量计的精度与重复性、流量计系数的修正等。

引言

随着生产和科学发展的需要，人们对于流量检测精度的要求也越来越高，需要检测的流体种类也越来越多，随之流量计的品种也越来越丰富。

FUP1010 型多普勒超声波流量计，属非侵入式液体

流量测试仪器，主要用于测量较为浑浊的液体，如污水、泥浆、矿浆等流体介质，也可测量纯净的液体，具有非接触、高灵敏的特点。它的测量准确度极高，几乎不受被测介质各种参数的干扰，尤其可以解决其他仪表不能解决的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。

1.超声波流量计基本原理及组成

超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。它利用超声波在液体中传播时所载流体流速的信息来实现流量的测量。首先，超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，其次，接收器接收到的超声波信号再由电子线路放大并转换为代表流量的电信号，最后，经运算处理后供给显示和积累电路进行显示和计算，实现流量检测和数值显示。

1）传播时间法。声波在流体中传播，顺流方向声

波传播速度就会增大，逆流就会减小，同一传播距离的同方向有不同的传播时间。利用传播速度之差与被测流体速度之关系求取流速，称之为传播时间发法。

2）多普勒效应法。传感器向流体发出频率 f1 的

连续超声波，经照射域内液体中杂质或气泡的散射，散射的超声波产生多普勒频率 f2，接收传感器收到散射的超声波，进行计算得出流体流速。

超声波流量计基于自身的测量原理，可以安装于管壁外侧，具有一系列的优点：不需要停流截管，不与流体接触，所以可以测量腐蚀，高危险性，易泄露流体，无额外压力损失，适用于测量大管径且通用性好，无可动部件，无磨损，使用寿命长，安装费用低，无需额外的阀门、法兰等设备，可实现巡检。

2.1010 型超声波流量计主要技术性能描述

2.1 性能参数

1）电源：220 V AC 电池供电。

2）温度：- 18 ～60 ℃（环境温度）；- 40 ～120 ℃

（流体温度，标准）；- 62 ～230 ℃（流体温度，可选）。

3）机箱为 IP68；精度为 1 %；管径为 6～9 144

mm；灵敏度为 0.003 m/s；线性度为 0.15~0.25 %。

3.使用前的准备工作

1）操作人员须仔细阅读“使用及操作说明书”，

熟练掌握流量计的性能，以及各链钮开关、信号的作用和操作方法。

2）检查仪器所配电池电量（或电源电压）是否充足可靠。仪器、探头、线缆以及插接件是否完好清洁。

3）检查其他辅助器件，工具是否齐配完好，耦合剂是否充足洁净。

4）以上几项均符合要求，方可进行测量工作。

4.物理安装步骤及注意事项

1）收集站点数据（管道和流体数据，包括管道的外径材质壁厚以及内衬，内衬壁厚等）。在准备就绪情况下打开流量计开关：ON/OFF←→Meter （单位设置）←→Type←→Singl channai←→Ciamp on （时差式）←→ Full sit setupl←→Pipe Date。

设置管路参数：Pipe OD （mm） 管道外径，Pipe Material 管 道 材 质 ，Wall Thickness 壁 厚 ，Liner Material 内衬材质，（如果有内衬，可通过下拉列表选择对应材质），Liner thickness 内衬壁厚。

2）把相关参数输入流量主机获取 Ltn 值（两个传感器之间的距离）。对传感器的型号尺寸安装方法选择 Pick/Install Xdcr （传感器安装）←→Transducer

Model（传感器型号）通过列表选择安装的传感器的正确型号。Transducer Size（传感器尺寸）通过列表选择所安装传感器的尺寸，Xdcr mount Mode（传感器安装方式）选择传感器的安装方式，直接式和反射式。

间距与此数值吻合。

3）为流量计算机和传感器选择安装外置（考虑

流量计及信号电缆的铺设，传感器安装外置的直管段长度和安装空间）。

4）清理管道表面，用打磨机或者钢挫，砂纸把传感器安装外置打磨光滑。超声波流量计测量成功与否，传感器的安装是非常关键环节，所以必须特别注意以下四点。

第一，测量位置，应选择管道内始终保持满液的位置，如水平段或液体向上流动的主管部分，以免管内空气聚集影响测量。第二，选定为测量点的管道，表面须光滑平整，无明显锈蚀，管道内结垢不严重，最好选新装配的管道。第三，传感器安装位置的选择，有悬浮颗粒或气泡时应在弯管或变径前 10 倍管径或后 5 倍管径处。当同一平面内有两个 90°弯头时应装在 20 倍管径之后；对于大管径低流速（小于

0.2 m/s）而介质又是纯净液体时应安装在弯管后 1～

倍管径处。第四，传感器装配于管道上时，必须严格遵守使用说明书的要求，选好正确方位，并清理好

管道表面。

5）把耦合剂均匀涂抹在传感器表面，用钢带把传感器固定。需要注意的是：耦合剂的涂抹，耦合剂要充满探头的所有区域，并保证探头表面和管道之

间有一层耦合剂。

6）量好 Ltn 值，把另一个固定。

7）把传感器电缆接至主机。

5.测量时的运用

1）传感器安装完毕，电缆连接好后，注意管道液

体流动良好。

2）在 Install Compieted 中选择 Install 进行声速。

3）观察信号是否正常，如信号不正常，应适当调整探头的相对位置，经过调整仍不能达到测试要求，则应当另选探头位置，然后再进行测量，直到符合要求为止。

4）声速正常后，方可开展测量工作；设置好测试项目和测试单位量值，按 MENU 键盘以显示流量。

5）在测试中，应注意流体设备的运行情况，避免流量波动幅度过大，或异常运行情况。

6）测试完成后，将传感器发射面上的耦合剂擦拭干净，关闭电源，维护保养仪器，保持完好洁净。

6. 流量计的精度

虽然系统精度不受大多数变化的影响，但是在