便携式超声波流量计：原理、应用与选型指南

一、什么是便携式超声波流量计？

便携式超声波流量计是一种利用超声波传播时间差原理来测量流体流速和流量的非接触式仪表。它最大的特点是可临时夹装在管道外部，无需切割管道或停止流程，实现快速、灵活的流动测量。

二、工作原理（时差法为主）

这是最常用的原理，适用于纯净流体。

1. 传感器（探头）成对安装在管道外侧，分为上游和下游。

2. 超声波信号先从上游探头发射，下游探头接收；再从下游探头发射，上游探头接收。

3. 由于流体流动的影响，顺流方向的声波传播时间短于逆流方向。

4. 仪表内部的处理器精确计算这两个时间的差值。时间差与流体的平均流速成正比。

5. 结合已知的管道参数（材质、壁厚、管径），即可计算出流速、瞬时流量和累计流量。

公式简化表示：
流速 ∝ (T逆流 - T顺流) / (T顺流 × T逆流)
流量 = 流速 × 管道横截面积

三、主要优势

1. 非侵入式/不停流安装：最大优点。无需破坏管道，无需工艺停机，安装拆卸简便。

2. 无压损：传感器在管外，不接触流体，不产生任何压力损失。

3. 便携与多功能：一台主机可搭配多组不同口径的传感器，用于测量多条管线，性价比高。

4. 适用介质广泛：可测量水、海水、原油、化学试剂、啤酒等各类能传导超声波的液体。部分型号还可测量气体。

5. 无活动部件：维护量低，可靠性高，长期稳定性好。

6. 测量口径范围宽：通常从DN15到DN6000以上，覆盖极广。

四、典型应用领域

• 水务行业：管网水平衡测试、漏损检测、水厂流量核查、分区计量。

• 石油化工：管道输送计量、能源审计、泵效测试。

• 供热系统：供暖管网流量与热量平衡调节、能耗评估。

• 工业过程：临时性流程监测、设备性能测试、故障诊断。

• 节能审计：对水泵、风机等流体系统进行效率测量和节能潜力评估。

• 校验维护：作为移动标准表，对现场安装的固定流量计进行在线比对和校验。

五、如何选择？

选购时需考虑以下关键参数：

1. 测量介质：液体的类型、纯净度、是否含有气泡或颗粒。清洁液体用时差法；含有大量杂质或气泡的液体（如污水、浆液）需选用多普勒法的超声波流量计。

2. 管道条件：

   • 管材：钢、铸铁、PVC、铜、玻璃钢等（必须是超声波良导体）。

   • 管径：确定测量范围，选择合适的传感器型号。

   • 壁厚和内衬：影响超声波信号穿透，必须在主机中正确设置。

3. 流体状态：温度、压力范围。

4. 安装空间：确保有足够的直管段（一般上游>10D，下游>5D）和传感器安装距离。

5. 主机功能：

   • 数据记录：内置大容量存储器，能长时间记录瞬时流量、累计流量等。

   • 输出与通信：是否有4-20mA输出、脉冲输出、蓝牙/Wi-Fi，能否连接电脑软件进行数据分析。

   • 电源：电池续航时间。

   • 防护等级：是否适合野外或潮湿环境使用（IP65或更高）。

六、使用步骤与注意事项

基本使用步骤：

1. 参数输入：准确测量并输入管道外径、壁厚、材质、流体类型等参数。

2. 安装传感器：

   • 清洁管道表面，打磨掉油漆和锈迹。

   • 计算准确的安装间距（L），并在管道上标记。

   • 涂抹足量耦合剂（导声膏），确保传感器与管壁紧密接触。

   • 用夹具或链条固定好传感器。

3. 接线与开机：连接传感器电缆至主机，开机。

4. 信号检查：主机通常会显示“信号强度”和“信号质量”值，需调整传感器位置或耦合剂，直到信号达到最佳。

5. 测量与记录：开始测量，观察流量显示，并可根据需要启动数据记录功能。

重要注意事项：

• 管道条件至关重要：严重锈蚀、结垢太厚或内衬脱层的管道会导致信号衰减严重，无法测量。

• 直管段要求：传感器安装点前后需保证足够的直管段长度，避免阀门、弯头、泵的干扰。

• 满管状态：必须保证管道内流体满管，不满管测量误差大。

• 耦合剂：不可或缺，用于排除空气，确保声波有效传输。

• 定期校准：虽然稳定性好，但仍需按周期送回厂家或实验室进行校准，以保证精度。

七、主流品牌

• 国外品牌：西门子、富士、科隆、宝丽声、艾默生。

• 国产品牌：艾丝特仪表、飞卓科技、大连索尼卡、唐山汇中、上海鸿艺等，性价比高，性能也在不断提升。

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