外夾式超聲波流量計在水電站中的應用

    超聲波（bō）流量計 可用來測量不易接觸、不易觀（guān）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（líng）敏度高，安裝維（wéi）修方便，通用性好。目（mù）前其應用領域已經涉及到工業、農業、水利和汙水處理等行業。

    超聲波在流體中傳（chuán）播會載（zǎi）上流體的流速信息，通過（guò）接（jiē）收到的超聲（shēng）波（bō）就可以檢測出流體的流（liú）速信息，進而可換算成流量（liàng）。根據對信號的檢測原理，超聲波流量計可分為傳播（bō）速度差法、多普勒法、波束偏移法、空間濾波法、噪聲法等（děng）類型。傳播速（sù）度（dù）差法是測量超聲波脈衝順水流（liú）和逆水流時的速度差來（lái）反映流體流速，從而測出流量。多普勒法是應（yīng）用超聲波的多普勒效應測（cè）得順水流和逆（nì）水流的頻 差來反（fǎn）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（chà）法、直接時差法等。一般而言，被測流體中不（bú）含大（dà）濃度的懸浮顆粒時，采用時差法; 當被測流體中懸浮顆（kē）粒比（bǐ）較多時，采用多普勒法。水電站中一（yī）般在引水隧洞（dòng）、機組蝸殼前的壓力鋼管等部位需要安裝超聲波流（liú）量（liàng）計，而電站這些部位水質比較清潔（jié），因（yīn）此，在水電站中應用時差法超聲波流（liú）量計較為廣泛。

    根據超聲波在管道（dào）中的（de）反射次數，外（wài）夾式超聲波流量計（jì）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（shé）射，信號衰減小，建議300mm以上管徑優先選用“Z”型安裝。“V”型安裝的超聲波流量計的超（chāo）聲波（bō）波束在（zài）管道（dào）中反射1次，穿過流體2次;“N”型安裝的超聲波流量計的超（chāo）聲波波束在管道（dào）中反射2次（cì），穿過（guò）流體3次。由於超聲波傳播時間越長，測（cè）量精度就越高，因此，在測量小口徑管道中的流（liú）體流量時，可采取多次反射的方法，增大超聲波的（de）傳播路徑，進而增大其傳播時間，提高超聲波（bō）流量計的測量精度。但每次反射都（dōu）會造成超聲波信號的衰減，故傳播次數也不宜過多。故“V”型安裝（zhuāng）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。

    某水電站工（gōng）程開（kāi）發（fā）的主要任務為發電，該電站為（wéi）低閘長引水（shuǐ）式電站，裝設3台衝擊式水輪發（fā）電機組，單機容量60MW。根據業（yè）主（zhǔ）要求，該電站在每台機組進水閥前的壓（yā）力鋼管上安（ān）裝1套單聲道外夾式超聲波流量計，用於測量機組進口的流量，壓力鋼管內徑為1400mm。超聲波流量計的安裝布置，換能器采用“Z”型安裝，兩換能（néng）器水平平齊，與管（guǎn）道軸線水平方向一（yī）致，換能器電纜接入控製箱。確定（dìng）好換能器具體安裝位置後，用擰緊固定螺絲將換能器安裝框架在管道（dào）外壁固定好，在管道（dào）周圍纏繞安裝帶（dài），安裝帶的鬆緊程度通過安裝帶調節螺母進行調（diào）節，通過安裝帶對換能（néng）器安裝框架加固。再將塗有耦合劑的換（huàn）能器裝入換（huàn）能器安裝框架，擰緊（jǐn）換能器的固定螺絲，將換能（néng）器緊緊固定在預定的安裝位置。控（kòng）製箱通過螺栓和螺釘在牆上固定。