Máy đo lưu lượng siêu âm ống pinchlà một thiết bị đo lưu lượng đo vận tốc của chất lỏng bằng phương pháp siêu âm để tính lưu lượng thể tích. Sử dụng đầu dò siêu âm, lưu lượng kế có thể đo vận tốc trung bình dọc theo đường phóng siêu âm bằng cách lấy trung bình chênh lệch về thời gian di chuyển hoặc bằng cách đo sự thay đổi tần số giữa các xung siêu âm lan truyền vào và ngược lại với hướng của dòng chảy từ hiệu ứng Doppler. Lưu lượng kế siêu âm bị ảnh hưởng bởi các đặc tính âm học của chất lỏng và có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ, mật độ, độ nhớt và chất hạt lơ lửng, tùy thuộc vào đồng hồ đo lưu lượng chính xác. Giá mua của chúng rất khác nhau, nhưng vì, không giống như đồng hồ đo lưu lượng cơ học, chúng không sử dụng bộ phận chuyển động, chúng thường rẻ để sử dụng và bảo trì.

Loại phát hiện

Có ba loại khác nhauLưu lượng kế siêu âm. Đồng hồ đo lưu lượng truyền (hoặc thời gian bay) có thể được chia thành đồng hồ đo lưu lượng trong dòng (xâm nhập, ướt) và đồng hồ đo lưu lượng dạng ống (không xâm nhập). Lưu lượng kế siêu âm sử dụng dịch chuyển Doppler được gọi là lưu lượng kế phản xạ hoặc lưu lượng kế Doppler. Loại thứ ba là lưu lượng kế kênh hở.^[1]

nguyên tắc

Lưu lượng kế phương pháp phát hiện dịch chuyển thời gian

Lưu lượng kế siêu âmSự khác biệt giữa thời gian di chuyển của các xung siêu âm lan truyền theo hướng ngược lại với hướng dòng chảy được đo. Chênh lệch thời gian này là thước đo vận tốc trung bình của chất lỏng dọc theo đường đi của chùm siêu âm. Bằng cách sử dụng tổng thời gian vận chuyển tuyệt đối, vận tốc chất lỏng trung bình và vận tốc âm thanh có thể được tính toán. Sử dụng hai thời gian vận chuyển này, khoảng cách giữa đầu dò nhận và phát và góc nghiêng, nếu chúng ta giả định rằng âm thanh phải đối nghịch với dòng chảy khi nó tăng lên và dòng chảy khi nó đi xuống, theo định nghĩa, chúng ta có thể viết tốc độ, v.v. sau đây.

 và 

Bằng cách cộng và trừ các phương trình trên, chúng ta nhận được

 và 

trong đó là vận tốc trung bình của chất lỏng dọc theo đường truyền âm thanh và là vận tốc âm thanh.

Lưu lượng kế phương pháp phát hiện chuyển động tần số Doppler

Một phương pháp đo lưu lượng siêu âm khác là sử dụng dịch chuyển Doppler, là do sự phản xạ của chùm tia siêu âm từ các vật liệu phản xạ siêu âm (chẳng hạn như các hạt rắn hoặc bọt khí cuốn trong chất lỏng đang chảy) hoặc chính chất lỏng gây ra bởi sự hỗn loạn. Chất lỏng là sạch.

Lưu lượng kế siêu âm Doppler được sử dụng cho bùn, chất lỏng có bọt, khí có các hạt phản xạ âm thanh.

Loại lưu lượng kế siêu âm này cũng có thể được sử dụng để đo tốc độ dòng chảy của máu bằng cách cho một chùm sóng siêu âm đi qua mô, phản xạ nó khỏi một gương phản xạ, đảo ngược hướng của chùm tia và lặp lại phép đo để xác định tốc độ dòng máu có thể ước lượng được. . Tần số của chùm tia truyền đi bị ảnh hưởng bởi sự di chuyển của máu trong mạch máu, và bằng cách so sánh tần số của chùm tia lên và xuống, có thể đo được lưu lượng máu qua mạch máu. Sự khác biệt giữa hai tần số là thước đo của lưu lượng thể tích thực. Cảm biến chùm tia rộng cũng có thể được sử dụng để đo lưu lượng bất kể diện tích mặt cắt ngang của tàu.

Mở đồng hồ đo lưu lượng kênh

Trong trường hợp này, phần tử siêu âm thực sự đo chiều cao của nước trong kênh hở. Tùy thuộc vào hình dạng của kênh, lưu lượng có thể được xác định từ độ cao. Cảm biến siêu âm thường cũng có cảm biến nhiệt độ, vì tốc độ của âm thanh trong không khí bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ.

Máy đo lưu lượng siêu âm ống pinchGhi chú ứng dụng cho

được dùng choloại đèn thời gian vận chuyểnLưu lượng kế siêu âm

Đảm bảo chất lỏng dẫn sóng siêu âm đầy đủ, vì đồng hồ đo lưu lượng sẽ không thể đo khi sóng siêu âm không thể xuyên qua dòng chảy giữa các đầu dò. Tương tự như vậy, sóng siêu âm phải có khả năng xuyên qua chất lỏng để lưu lượng kế Doppler hoạt động chính xác. Khi chất lỏng tương đối đục và không thấm chất lỏng, lưu lượng kế Doppler có xu hướng đo vận tốc chất lỏng tại hoặc gần thành ống, điều này có thể gây ra sai số đo đáng kể và / hoặc gây hỏng lưu lượng kế.

được dùng choLưu lượng kế siêu âm loại kẹp Doppler

Đảm bảo chất lỏng phản xạ đủ sóng siêu âm, vì lưu lượng kế sẽ không hoạt động nếu không có tín hiệu siêu âm phản xạ. Tùy thuộc vào thiết kế, phản xạ có thể xảy ra do bọt khí nhỏ trong luồng không khí hoặc các xoáy trong luồng không khí. Những nguồn phản xạ này rất khó tạo ra trong thực tế nếu chúng chưa tồn tại trong một dòng chảy. May mắn thay, một số kết hợp của bọt khí và / hoặc xoáy có mặt trong hầu hết các ứng dụng.

Vận tốc của các phần tử rắn trong bùn có thể khác với vận tốc của chất mang chất lỏng của nó. Sử dụng công nghệ siêu âm một cách thận trọng khi các hạt rắn có thể trở nên tập trung trong một phần của dòng chảy (ví dụ, trong một đường ống nằm ngang chảy với vận tốc tương đối thấp). Hãy cẩn thận khi sử dụng lưu lượng kế siêu âm Doppler trong các ứng dụng bùn, vì các hạt rắn có thể tạo ra tín hiệu mạnh, có thể khiến lưu lượng kế Doppler đo vận tốc của chất rắn chứ không phải chất lỏng.

Tránh để chất lỏng làm ướt đầu dò hoặc không làm ướt thành trước đầu dò, vì lưu lượng kế sẽ không thể đo khi sóng siêu âm không thể đi vào dòng chảy. Đảm bảo duy trì kết nối đầu dò kẹp đáng tin cậy trên thành ống, vì đồng hồ đo lưu lượng sẽ không thể đo khi sóng siêu âm không thể tiếp cận chất lỏng.

Đảm bảo rằng bạn hiểu quy trình và sử dụng các đồng hồ đo lưu lượng này một cách chính xác. Ví dụ, quy trình làm sạch định kỳ ngược dòng có thể khiến lưu lượng kế ngừng hoạt động vì bụi có thể không cho phép năng lượng siêu âm truyền qua chất lỏng. Ngoài ra, nếu bụi bẩn bao phủ đầu dò bị ướt, lưu lượng kế có thể không hoạt động cho đến khi được làm sạch.

làm thế nào để sử dụngMáy đo lưu lượng siêu âm ống pinch

Máy đo lưu lượng siêu âm ống pinchThường được sử dụng để đo vận tốc của chất lỏng cho phép sóng siêu âm đi qua, chẳng hạn như nước, lưu huỳnh nóng chảy, chất lỏng đông lạnh và hóa chất. Thiết kế thời gian vận chuyển cũng có thể được sử dụng để đo lưu lượng khí và hơi. Hãy cẩn thận vì chất lỏng không truyền năng lượng siêu âm, chẳng hạn như nhiều loại bùn, hạn chế sự xâm nhập của sóng siêu âm vào chất lỏng. Trong lưu lượng kế siêu âm Doppler, chất lỏng đục hạn chế sự xâm nhập của sóng siêu âm gần thành ống, điều này làm giảm độ chính xác và / hoặc làm cho lưu lượng kế không thể đo được. Máy đo lưu lượng siêu âm thời gian bay có thể không hoạt động khi chất lỏng mờ đục làm suy giảm sóng siêu âm đến mức sóng siêu âm không thể đến được máy thu.

Các ngành ứng dụng điển hình

Theo ngành, chúng là dầu khí, nước và nước thải, điện, hóa chất, thực phẩm và đồ uống, dược phẩm, kim loại và khai thác mỏ, bột giấy và giấy.