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（liàng），其（qí）對流體的溫度、粘度、密（mì）度等因素不敏感，靈敏度高，安裝維修方便，通用性好。目（mù）前其應用領域（yù）已經涉及到工業、農業、水利和汙（wū）水（shuǐ）處理等（děng）行業。

    超聲波在流體中傳播會載上流體的流速信息，通過接收（shōu）到（dào）的超聲波就可（kě）以檢測出（chū）流體的（de）流速信（xìn）息，進而可換算成流量。根據對信號（hào）的檢測原理，超聲波流量計可分為傳播速度差法、多普勒（lè）法、波束偏移（yí）法、空間濾波法、噪聲法等類型（xíng）。傳播速度差法是測量（liàng）超聲波（bō）脈衝順水流和逆水流時的速度差來反映流體流速，從（cóng）而測出流（liú）量。多普（pǔ）勒法是應用超聲波的多（duō）普勒效（xiào）應測（cè）得（dé）順（shùn）水流和逆水流的頻 差來反映流體流速，從而測出流量。傳播（bō）速度差法又（yòu）包括時（shí）差法、相位（wèi）差法、直接時（shí）差法（fǎ）等。一般（bān）而言，被測流體中（zhōng）不含大濃（nóng）度的懸浮（fú）顆粒時，采用時差法; 當被測流體中（zhōng）懸浮顆粒比較（jiào）多時，采用多普勒法。水電站中一般在引（yǐn）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（diàn）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（jì）較為廣泛（fàn）。

    根據超聲波在管道中的反射次數，外（wài）夾式（shì）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（xíng）安裝的超聲波（bō）流量計，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰減小，建議300mm以上管徑優先選用“Z”型（xíng）安裝。“V”型安裝的超聲波流量計的超聲波波束（shù）在管道中反射1次，穿過流（liú）體2次;“N”型安裝的（de）超聲波流量計的超（chāo）聲波波束在管道中反射2次，穿過流體3次。由（yóu）於超聲波傳播時間越長，測量精度（dù）就越（yuè）高，因此，在測（cè）量小口徑管道中的流體流量時，可采取多次反射的方法，增大超（chāo）聲波（bō）的傳播路徑（jìng），進而（ér）增大其（qí）傳播時間，提高超聲波流量計的測量精度。但每次（cì）反射都會造成超聲波信號的衰減，故傳播次數也（yě）不宜過多。故“V”型安裝與“N”型安裝相比，“V”型安裝更為（wéi）常用，管徑在100～300mm時可優先選用“V”型（xíng）安裝。

    某水電站工程開發的主要任務為發電，該電站為低閘長（zhǎng）引（yǐn）水式電站，裝設3台衝擊式水輪發電機組，單機容量60MW。根據業主要（yào）求，該電站在每台機組進水閥前的壓力（lì）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（liú）量，壓力鋼管內徑為1400mm。超聲波流量（liàng）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（zhóu）線水平方向一致（zhì），換能器電纜接入控製箱。確定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（guǎn）道（dào）外壁固定好，在（zài）管道周圍纏繞安裝帶，安裝帶的鬆緊程度通過安裝帶調節螺母進行調節，通過安裝帶對換能器安裝框架加固。再將塗有耦合劑（jì）的換能器裝入（rù）換（huàn）能器安裝框架，擰緊換能（néng）器的固定螺（luó）絲，將換能器緊緊固定在預定的安裝位置。控製箱通（tōng）過螺栓和螺釘在牆上固定。