外夾式超聲波流量計（jì）在水電站中的應用

    超聲波流（liú）量計 可用來測量不（bú）易接觸、不易（yì）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（líng）敏度（dù）高，安裝維修方便，通用（yòng）性（xìng）好。目前其應用（yòng）領域已經（jīng）涉及到工業、農業（yè）、水利和汙水處理等行業。

    超聲波在流體中傳播會載上流體的流（liú）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。根據對信號的檢測原理，超聲波流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、噪聲法等類型。傳播速度差法是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，從而測出（chū）流量。多普勒法是應用超聲波的多普勒效應測得順水流和逆水（shuǐ）流的頻 差（chà）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（chà）法、直接時（shí）差法等（děng）。一般而言，被測流體中不含大（dà）濃度的懸（xuán）浮（fú）顆粒時，采用時差法（fǎ）; 當被測（cè）流體中懸浮（fú）顆粒比較多時（shí），采用多普勒法（fǎ）。水電站中一般在引（yǐn）水（shuǐ）隧洞、機組蝸（wō）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（bǐ）較清潔，因此，在（zài）水（shuǐ）電站中應用時差（chà）法（fǎ）超聲波流量（liàng）計較為廣（guǎng）泛。

    根據超聲（shēng）波在管道中（zhōng）的反射次數，外夾式超聲波流量計可分為（wéi）“Z”型、“V”型、“N”型等安裝方式。對於“Z”型安裝的超聲波流量計（jì），超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號（hào）衰減小，建議300mm以上管徑優先選用（yòng）“Z”型安裝。“V”型安裝的超聲波（bō）流量計的超聲波波束在管道中反射1次，穿過流體（tǐ）2次;“N”型安裝的超（chāo）聲波流量計的超聲波波束在管道中反射2次（cì），穿過流體3次（cì）。由（yóu）於超聲波傳播時間（jiān）越（yuè）長，測量精度（dù）就越高，因此，在測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）聲波的傳播路徑，進而增大其傳播時間，提高超聲波流量（liàng）計的測量精度。但（dàn）每次反射都會造成超聲波信號的衰（shuāi）減，故傳播次（cì）數也不宜過多。故“V”型安裝與（yǔ）“N”型安裝相比（bǐ），“V”型安裝更為常用，管徑（jìng）在100～300mm時可優先選用“V”型安裝。

    某水電站工程開（kāi）發的主要任務為發電，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。根據業主要求，該電（diàn）站在每台機組進水閥前的壓力鋼管上安裝1套單聲道外夾式超（chāo）聲波流量計，用於測量機組（zǔ）進口的流量，壓力鋼管內徑為1400mm。超聲波流量計的（de）安裝布置（zhì），換能器采用“Z”型安裝，兩換能器水平（píng）平齊，與管（guǎn）道軸線（xiàn）水平方向一致，換能器（qì）電纜接入控（kòng）製箱。確定好換能器具體安裝位置後，用擰緊固定螺絲將（jiāng）換能器安裝框架在管道外壁固定好，在管道周圍纏繞安裝帶，安裝帶的鬆緊程度通過安裝帶調（diào）節螺母進行調節，通過安裝帶對換能器安裝框架加固。再將塗有耦合劑的換能器裝入換能器安裝框架，擰緊換能器的固定螺（luó）絲，將換能器緊緊固定在預定的安裝位置。控製箱通過螺栓和螺釘（dìng）在牆上固定。