外夾式超聲波流量計（jì）在水電站中的（de）應用

    超（chāo）聲波流量計 可用來（lái）測量不易接觸、不易觀察的流體流量和（hé）大（dà）管徑流量，其對流（liú）體的溫度、粘度、密度等因素（sù）不敏感（gǎn），靈（líng）敏度高，安裝維修方便，通用性好（hǎo）。目前其應用領域已經涉及（jí）到工業、農業、水利和汙水處理等（děng）行業。

    超聲波在流體中（zhōng）傳播會載上流體的流速信息，通過接收到的（de）超聲波就可以檢測出流體的流速信息，進而可換算成流量。根據對信號的檢測原理，超聲波（bō）流（liú）量計可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、空間濾波法、噪聲（shēng）法等類型。傳播速度差法是（shì）測量超聲波脈衝順水流和逆水流時的速度差來反映流體流速，從（cóng）而測出流（liú）量。多普勒法是應用超聲波的多普勒（lè）效（xiào）應測得順水流和逆水流的頻 差來反映流體流速，從而測出流量。傳播速度差（chà）法又包括時差法、相位差法、直接時差法等。一般（bān）而言，被測流體中不含大濃度的懸浮顆粒時，采用時差法; 當被測流體中懸浮顆粒比較多時，采（cǎi）用多普勒法。水電站中一般在引水隧洞、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（zhì）比較清潔（jié），因此，在水電站中應用時差法超（chāo）聲波流量計較為（wéi）廣泛。

    根據超聲波在管道中（zhōng）的反射次數，外夾式超聲（shēng）波流量計可分為“Z”型、“V”型、“N”型等安裝方（fāng）式。對於“Z”型安裝的超聲（shēng）波流量計，超聲（shēng）波在管道中直接傳輸，沒有（yǒu）折射，信號衰（shuāi）減小，建議300mm以（yǐ）上管徑優先選用“Z”型安裝。“V”型安裝的超聲波流量計的超聲波波束在（zài）管道中反射1次，穿過流體2次;“N”型安（ān）裝的超聲波流量計的超聲波波束（shù）在管道中（zhōng）反射2次，穿過流體3次。由於超（chāo）聲（shēng）波傳播時間越長，測量精度就（jiù）越高，因此，在測量小口徑管道（dào）中（zhōng）的流（liú）體流量時，可采取多次反射的方法，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（liàng）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（yí）過多。故“V”型安裝與“N”型（xíng）安（ān）裝相比，“V”型安（ān）裝更為常用，管徑在100～300mm時可優先（xiān）選用“V”型安裝。

    某水電站工（gōng）程開發（fā）的（de）主要任務為發電，該電站為低閘長引水式電站，裝設3台衝擊式水輪發電（diàn）機組，單機容量60MW。根據業主要（yào）求，該電站在每台機組（zǔ）進水閥前的壓力鋼管上安裝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（liú）量計的安裝布置，換能器（qì）采用“Z”型安裝，兩換能器水平平齊，與管道軸線水平方向一致，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（ān）裝框架在管道（dào）外壁固定好，在管道周圍纏繞安裝帶，安裝帶的鬆（sōng）緊程度通過安裝帶調節螺（luó）母進行調節，通過安裝帶對（duì）換能器（qì）安裝框架加固。再將塗有耦合劑的換能器裝入換能器安裝框架（jià），擰緊換能器的固定（dìng）螺絲，將換能器緊緊固定在預定的（de）安裝位置。控製箱通過螺栓和螺釘在牆上固定。