超聲波流量計的優(yōu)缺點從石化到廢水處理，流量測量是許多行業(yè)不可或缺的一部分。有多種測量流量的方法，每種方法都使用不同類型的技術(shù)。一些示例包括機械、電磁、渦輪和渦街流量計。雖然這些傳統(tǒng)方法非常有用，但它們并不總是應(yīng)用的最佳選擇。

在某些情況下，帶有移動部件或侵入件的傳統(tǒng)流量測量工具可能是不可取的。許多應(yīng)用可以受益于非侵入性和持久的流量測量技術(shù)。超聲波流量計完全符合這些要求。超聲波流量計無需與管道內(nèi)容物接觸即可測量流量。一些超聲波流量計選項甚至是非破壞性、非侵入性的鉗式流量計。

雖然超聲波流量計聽起來很理想，但它們?nèi)匀挥腥秉c。如果您正在研究流量計選項，則必須了解每個選項的優(yōu)缺點。

 

什么是超聲波流量計？

超聲波流量計，顧名思義，是利用聲波來測量流量的儀表。這些儀表安裝在管道的內(nèi)部或外部，當(dāng)啟動時，將超聲波從儀表的一側(cè)傳輸?shù)搅硪粋?cè)。然后收集并測量這些傳輸?shù)牟ㄒ源_定流量。

有多種類型的流量計，但它們的工作原理相同。有些可以插入管道或內(nèi)嵌連接。有些選項甚至可以使用夾子連接到管道的外部——這種超聲波換能器被稱為夾式流量換能器。

 

超聲波流量計如何工作？

雖然超聲波流量計都使用聲波工作，但它們的工作方式并不相同。有兩種主要類型在傳輸和測量聲波的方式上略有不同 - 它們是多普勒類型和傳輸時間類型：

• 多普勒型流量計： 多普勒型流量計利用多普勒效應(yīng)工作。儀表通過流體傳輸聲波并測量聲波如何反射。當(dāng)流體靜止時，反射聲的頻率是相同的。但是，如果液體在移動，反射波的頻率就會不同——這種效應(yīng)稱為多普勒效應(yīng)，可用于計算流速。
• 時差流量計： 時差流量計在對角線上向相反方向發(fā)送超聲波——一個信號向上游發(fā)送，另一個向下游發(fā)送。這些信號到達另一側(cè)所需的時間差用于測量流量。在無流量條件下，傳輸時間測量值將相同。在流動條件下，上游波將比下游波傳播得慢。

• 這兩種流量計類型都通過液體輸送管道發(fā)射和接收超聲波進行測量。兩者的主要區(qū)別在于多普勒流量計可以測量含有雜質(zhì)和顆粒的液體，而傳輸時間超聲波流量計主要測量不含此類顆粒的清潔液體。

 

超聲波流量計的優(yōu)點

超聲波流量計在多個行業(yè)的各種應(yīng)用中非常有用。超聲波流量計提供的一些好處包括：

• 無活動部件： 傳統(tǒng)的機械流量計通過使用活動部件來測量壓力，作為機械傳感器。不幸的是，這些部件帶來了幾個問題。它們通常會阻礙流動并導(dǎo)致壓力損失。移動部件也會隨著時間的推移而退化，提供的結(jié)果不太準確，需要維修和更換。由于超聲波流量計中沒有活動部件，您不必擔(dān)心它們會降解或造成堵塞。
• 低維護： 由于超聲波流量計不涉及移動部件，因此它們可以使用很長時間，幾乎不需要維護。它們還具有低功耗，因此在需要更換電池之前它們通常可以使用數(shù)年。
• 數(shù)字和模擬選項： 超聲波流量計有多種輸出，先進的技術(shù)允許創(chuàng)建具有數(shù)字讀數(shù)和網(wǎng)絡(luò)連接功能的超聲波換能器。這意味著傳感器可以將測量結(jié)果實時傳送到中央監(jiān)控系統(tǒng)。
• 高精度： 只要儀表正確安裝和安裝，這些儀表是高度準確的。但是，管段式和插入式流量計通常比夾式超聲波流量計更穩(wěn)定。

• 需要注意的是，在管道質(zhì)量不好的情況下，超聲波儀表通常安裝在管道內(nèi)部。如果管道質(zhì)量足夠，則可選擇夾式超聲波。

 

超聲波流量計的缺點

雖然超聲波流量計具有許多優(yōu)點，但它們遠非完美的解決方案。與它們相關(guān)的一些問題是：

• 更高的前期成本： 超聲波流量計比當(dāng)今可用的許多其他在線流量計要貴得多。這在很大程度上是因為聲學(xué)部件非常昂貴。雖然這些儀表提供了長期的成本效益，但購買和安裝它們的前期成本可能會帶來問題。
• 物質(zhì)限制： 超聲波流量計不能用于嚴重污染的液體或漿液。本質(zhì)上，不能通過超聲波能量的任何類型的液體都無法使用超聲波流量測量設(shè)備進行測量。

• 同樣重要的是要注意，在節(jié)省維護成本方面，安裝在管道內(nèi)或管道內(nèi)的超聲波流量計沒有與夾式超聲波流量計相同的好處——固定和調(diào)整這些流量計需要切入管道并可能導(dǎo)致生產(chǎn)停止。

 

時差式流量計的優(yōu)缺點

雖然上述優(yōu)點適用于所有超聲波流量計，但某些優(yōu)點僅適用于某些類型。通行時間計的一些具體好處是：

• 雙向測量： 雖然許多傳統(tǒng)流量計僅在單個方向上測量，但傳輸時間超聲波流量計測量兩個方向的流量 - 正向和反向。
• 高穩(wěn)定性： 傳輸時間計不受其測量液體的溫度、密度或濃度的影響，使其成為更穩(wěn)定的測量設(shè)備。
• 測量液體和氣體的能力： 超聲波流量計可用于測量多種液體。傳輸時間計通常用于沒有顆粒的液體，因為它們不能很好地處理受污染的液體。時差流量計通常測量的一些流體包括水、熔融硫磺和低溫液體。傳輸時間流量計甚至能夠測量氣體和蒸汽流量。

• 雖然時差流量計在典型超聲波流量計的優(yōu)點之上提供了這些優(yōu)點，但它們確實有一個重大缺點——它們可以測量的物質(zhì)類型極其有限。時差流量計對顆粒和雜質(zhì)過于敏感，即使是很小的氣泡也會產(chǎn)生誤差——事實上，許多制造商發(fā)現(xiàn)當(dāng)氣泡和顆粒達到一定濃度時，時差超聲波流量計的精度會受到負面影響。因此，時差式流量計只能測量均質(zhì)液體。

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多普勒式流量計的優(yōu)缺點

雖然多普勒型流量計不如時差流量計準確，但它們在一個領(lǐng)域勝過它們——它們能夠測量不純的液體。多普勒型流量計依靠液體中的微粒來測量流量，因此它們可以應(yīng)用于含有大量微粒和氣泡的液體。然而，需要注意的是，多普勒型流量計仍然存在局限性，因為它們必須用于可攜帶超聲波的液體。

雖然這種優(yōu)勢在某些情況下很有幫助，但多普勒型流量計確實存在多個缺點，包括：

• 對溫度變化的敏感性： 多普勒型超聲換能器對溫度、密度和濃度的變化也極為敏感，這意味著管道內(nèi)容物的任何變化都可能對多普勒換能器結(jié)果的準確性產(chǎn)生負面影響。
• 物質(zhì)限制： 除了不能用于漿液外，多普勒超聲波流量計在不透明流體太靠近管壁時效率較低。

• 超聲波流量計通常用于測量分子上能夠讓超聲波通過的液體的速度。這些液體包括水、熔融硫磺、低溫液體和化學(xué)品。

 

夾式超聲波流量計的優(yōu)點

超聲波流量計技術(shù)提供的許多優(yōu)勢因夾式選件可以連接到管道外部而不是安裝在管道內(nèi)部這一事實而被放大。其中一些額外的好處包括：

• 無需切割： 由于不需要在管道內(nèi)部安裝夾緊式超聲波換能器，因此無需切割。不需要關(guān)閉管道來安裝新流量計，這意味著過程正常運行時間保持在最長的水平。這也減少了損壞管道和造成泄漏的機會，這會嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量和維護成本。
• 無流量阻礙： 傳統(tǒng)流量計通常必須安裝在管道內(nèi)部才能測量流量。內(nèi)部安裝可能會根據(jù)其位置造成問題，因為它們會在管道中形成障礙物。對于更粘稠的流體，這可能會擾亂流動，可能會捕獲顆粒并隨著時間的推移導(dǎo)致堆積。雖然內(nèi)部安裝的超聲波流量計可能會導(dǎo)致這個問題，但夾式流量計通過連接到管道的外部來完全避免它。
• 無壓力損失： 超聲波流量計不需要與流體接觸，因此不會因安裝或使用而產(chǎn)生壓力損失。這意味著無需補償損失的壓力。
• 不與液體接觸： 在需要與流體接觸的傳統(tǒng)流量計中，可能會出現(xiàn)許多問題。流量計的存在可能會污染或降解管道中的流體，這是食品生產(chǎn)、醫(yī)療和化工行業(yè)的常見問題。此外，帶有化學(xué)或物理侵蝕性物質(zhì)的管道中的儀表會迅速降解，需要更頻繁地更換。夾式流量傳感器無需直接接觸流體即可測量流量，因此流量計不會與流體相互作用。
• 低維護： 由于它們沒有活動部件，不需要切割，也不會接觸有害物質(zhì)，因此夾式超聲波流量計使用壽命長，維護很少。除了它們的持久性之外，這些儀表可以在不關(guān)閉操作或打開管道的情況下進行維修。在大多數(shù)情況下，可以購買新的夾式超聲波流量計來相對輕松地更換舊的。
• 便攜性： 夾式流量計整體輕便，換能器安裝方便，所以提供了便攜的額外好處。

• 除了這些優(yōu)勢之外，超聲波流量計的擁有成本與其他流量計相比相對較低，包括內(nèi)部安裝的流量計。雖然更高級的版本通常具有更高的前期成本，但超聲波換能器的安裝成本更低、維護成本更低且使用壽命更長。

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夾式超聲波流量計的缺點

夾式超聲波流量計也有一些缺點，例如：

• 管道條件要求：外夾式超聲波流量計需要高質(zhì)量的管道條件才能正常工作。它們不適用于任何由水泥或混凝土制成或含有水泥或混凝土的管道。它們還受到管道內(nèi)外生銹的負面影響——即使是很小的銹跡也會影響結(jié)果。

• 對于許多操作，夾式超聲波流量計的優(yōu)點遠遠大于缺點，但在做出決定之前必須考慮您的應(yīng)用要求。