超声波流量计和电磁流量计的综合性能对比
添加时间：2022-07-15 10:37:11}
超声波流量计和电磁流量计都是通用的高精度计量仪表,得到了中国技术监督检验检疫总局及其他国际相应检测机构的认可。流量计是一种高精度的计量仪表,使用环境恶劣,24小时不间断地运行,生产厂家需要有足够的经验和能力才能保证所生产的设备适用各种工况。有的厂家生产经验缺乏,质量不过关,不能因为这类厂家使用效果差而影响该类的产品信誉。聪明的管理者会选择信誉好的厂家,来保证所使用的流量计可靠稳定的运行,准确的计量。
电磁流量计特点:
1)电磁流量计的传感器结构简单,测量管内没有可运动部件,也没有任何阻碍流体流动的节流部件。
2)可测量脏污介质、腐蚀性介质及悬浊性液固两相流的流量,不能测量不导电的流体。
3)电磁流量计的输出只与被测介质的平均流速成正比。
4)电磁流量计无机械惯性,可以测量瞬时脉动流量,也可测量正反两个方向的流量
5)准确度为0.5级,经实验室标定后可达0.25级。
6)电磁流量计容易受到电磁干扰,有零点漂移,需要2年标定一次
7)电磁流量计安装复杂,配套设备需要伸缩节和节制阀
超声波流量计特点:
1)流量计安装管段内无运动部件,不会阻碍流体运动
2)不受被测介质的电导、温度和压力的影响。
3)横向流校正。
4)测量管径范围广,管径从025米的小管道到管径达20米的大管道。
5)流速范围广,流速从0.02m/到20m/s都可测,并满足测量精度的要求
6)可测双向流,具有温度测量功能,可对流速进行标定,具有自诊断功能
7)可在线干式标定
8)超声波流量计在线不停水安装、维护、检定。维护简单,不影响生产。
11)稳定性好,无零点漂移,不受外部电磁等因素干扰,可6年检定一次
事实上,当对电磁流量计的优缺点予以全面认识并同相关的流量计做了一番比较之后,便不难发现,在许多情况下,使用超声波流量计,在计量效果和性价比方面,比使用电磁流量计更要好一些
1.综合投资
我们从以下两个方面来比较这两类流量计的价格。
1.1设备本体价格的比较
电磁流量计的价位随着管道口径的变大而升高;超声波流量计的价格与管道口径大小无关,只与声道配置有关。电磁流量计随着管道口径的变大,其精度逐渐降低;而超声波流量计的精度与管道口径无关,仅与声道配置有关。管径在1米以下时,选用电磁式流量计比较经济。当管径大于1米时,选用超声波流量计比较经济。我们选择流量计时,不仅要比较流量计本体价格,还要比较配套设备,综合投资,这样才能得到一个科学的结论,引导我们做出正确的选择。举例说明,如DN1600的管道,电磁流量计需要配置两个DN1600的蝶阀,一个伸缩节两个法兰,一个较大的流量计室,安装需要有吊车,配套费用的投资远远大于电磁流量计本体的投资。
超声波流量计只直接安装在供水管线上,可以在线安装,配套费用为零,总投资为超声波流量计本体费用。
结论:对于DN1000以上的管道而言,超声波流量计综合投资远远低于电磁流量计,随着管径的增大,选用超声波流量计节省的资金会更多。
2.安装及安装点的选择对测量精度的影响
2.1超声波流量计安装优势更加明显。
电磁流量计需要整个管段安装,对于大管径电磁式流量计,需要借助大型吊车等起重机械才能完成安装,安装成本高,运输成本也高。超声波流量计直接在管线上开孔安装(钢管)或者安装在管道内壁上(混凝土管道),安装简单快捷。安装费用少。一套超声波流量计包括主机,换能器,电缆,一般总重量在100公斤之内。
2.2安装点的选择对测量精度的影响
流量计设计规范要求流量计安装在泵后,这是因为如果设计在泵前,管道内会形成真空,电磁流量计在真空下会损坏。但是超声波流量计在真空下不会损坏。泵前水流状态稳定,如要追求高精度测量,选择安装位置应在水泵前的管道上。在实际应用中,像南水北调东线大型泵站,水泵进口无直管段,变断面,用超声波流量计测量仍能达到较高的测流精度。再如大伙房二期输水工程的鞍山泵站,初设的流量计位置在泵后,后期安装位置改在泵前,实际运行后,流量计测量稳定,获得了很高的测量精度。如果把流量计安装位置放在泵后,由于水泵的扰动,需要很长的管道水流才能趋于平稳。尽管电磁流量计和超声波流量计都能测量出数据,但是测量精度会下降,且无法评估。还有一个影响测量精度的因素是气泡,由于水泵的扰动,必然会产生大量的气泡,这些气泡需要很长的时间才能消失,会使测量精度进一步降低。针对泵后直管段距离较短的情况,流量计需要安装于泵前的进水管道上才能达到较高的测量精度
3.设备维护
超声波流量计维护简单,当换能器发生故障时,可以不停水检修更换,维修不影响正常供水
电磁式流量计发生故障时,必须停水检修或更换,影响正常供水,维护费用高这对于不能停水的管理者非常重要,在实际生产过程中,当电磁流量计损坏后,往往会再选用可在线安装的超声波流量计
4.测量误差及漂移
4.1电磁流量计对于有可能析出沉淀物的液体和有可能对电极表面构成污染的液体,因电极表面附着污物,会使电磁式流量计零点发生变化;沉淀物附着于内衬表面,也会使测量结果发生偏差
上述问题难以解决。可以采用刮刀式电极清垢,甚至采用可更换式电极,对电极定期进行更换,但对于给排水测量场合一般都不采取上述的清洁电乜极措施,所以一台新的电磁流量计经过一段时间的使用之后,其实际测量误差必将随着使用时间的推移而逐渐增大,并很难予以定量评估。电磁流量计是基于导电性流体在磁场中运动所产生的感应电势来推算流体流量的测量仪表,其基本工作原理是电磁感应定律。因此电磁耦合静电感应是电磁流量计干扰噪声的首要来源;被测流体介质特性产生的电化学干扰噪声是电磁流量计干扰燥声的第二来源;电磁流量计供电电源的电压和频率波动等电源干扰噪声是电磁流量计干扰噪声的第三来源。以上三类干扰都会造成电磁流量计零点漂移,从而造成电磁流量计测量误差持续增大。
4.2超声波流量计
超声波流量计一般现场安装,在安装过程中,采用**的测绘技术测量管道几何参数,采用激光经纬仪确定换能器安装位置,成熟的安装技术保证了流量计的计量准确度。超声波流量计原理见下图:超声波在静水中传播速度为C,声路长为LW,水流速度平均速度为Va
换能器为压电晶体,压电晶体具有声能和电能相互转换的特性,处理单元发送一个电信号给换能器1,换能器1把电信号转换为超声波,换能器2接收到超声波时,它立即产生个电动势送到处理单元,处理单元便可测出超声波的顺流传播时间t12,同理当换能器2发射超声波时,换能器1接收,可测出超声波的逆流传播时间t21。当换能器1向换能器2发射超声波时(顺流),超声波在顺流中的速度v1为静水流速，加上水流速度分量。即1=c+acos9
当换能器2向换能器1发射超声波时(逆流),超声波在逆流中的速度v2为静水流速减去水流速度分量。即v2=c- r a cos g根据声路长LW,可计算出超声波顺流传播时间t12=LW/1超声波逆流传播时间t21=LW2
用顺流,逆流的传播时间计算出传播时间差,进而计算出水流的线平均流速pa,加权积分计算出过水流量。
从上述公式看出,水的平均流速(即流量)与声路长,声路角,正逆向超声传播时间有关,与水质、泥沙含量、电磁干扰、温度等因素无关。无零点漂移,测量精度不会随时间或外部因素而变化,稳定性好。
5.检定
为了确保测量精度,电磁流量计应定期予以实流标定,国家2007版计量检定规程规定,0.5级的电磁流量计的检定周期为2年。实际上,因为拆装困难,很少有用户在执行着2年的检定周期,而多数情况是,产品自安装运行后,几年也不做检定。其中,不能停水和检定费用高就是*大的原因之超声波流量计测量精度受外在影响较小,2007年颁布的《超声流量计检定规程》这样规定:超声波流量计应每2年检定一次。如流量计具有自诊断功能且能够保留报警记录,也可每6年检定一次并每年在使用现场进行使用中检验。”现在的超声波流量计一般具有自诊断功能且能保留报警记录。
6.通用性
电磁流量计不同管径对应不同类型流量计。超声波流量计通用性强,所有管径的超声波流量计使用同一类型流量计,维修更换方便
7.流速标定和干式标定
超声波流量计具有温度测量功能,测量精度为±0.5℃。超声波流量计测量温度不是靠增加了测温元件,而是利用超声波本身的测量原理而计算出的温度。监测温度的意义
(1)与标准温度计测出的水温和流量计计算出的水温对比,可在线标定流速。
(2)与标准温度计测出的水温和流量装置计算出的水温对比,可以检验流量计安装、几何参数的测量是否准确;
(3)超声波流量计可在线干式标定。
