外夾式超聲（shēng）波流量計在水電站中的應（yīng）用

    超聲波流量（liàng）計 可用來測量不易接觸、不易觀察的流體流量和大管徑流量，其對流體的溫（wēn）度（dù）、粘度、密度等因素不敏感，靈敏度高，安裝維修方便，通用性好。目前（qián）其應用領域已經涉及到工業、農業、水利和汙水處（chù）理等（děng）行業。

    超聲波（bō）在流體（tǐ）中傳播會載上流體的流速信息，通過（guò）接收到的超（chāo）聲波就可（kě）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（yuán）理，超聲波流（liú）量計可分為傳播速（sù）度差法、多普勒法、波束偏移法、空間（jiān）濾波法、噪聲法等類型（xíng）。傳播速度（dù）差法（fǎ）是測量（liàng）超聲波脈衝順水流和逆水流（liú）時的速度差來反映（yìng）流體流速，從而測出流量。多普勒（lè）法（fǎ）是應用超聲（shēng）波的（de）多普勒效應測得順水流和逆水流的頻 差來反映流（liú）體流速，從而測出流量。傳播（bō）速度差法又包括（kuò）時差法、相位差法、直接時差法等。一般而言，被測（cè）流體中不含大濃度的懸浮顆（kē）粒時，采用時差（chà）法; 當被測流體中（zhōng）懸（xuán）浮顆粒（lì）比較（jiào）多（duō）時，采用多普勒法。水電站中一般在引（yǐn）水（shuǐ）隧洞、機組蝸殼前的壓力鋼管等部位需要安裝超聲波流量計（jì），而電站這些部位水質比較清潔，因此，在水電站中應用時差法超聲波（bō）流量計較為廣泛。

    根據超聲波在管道中的反射次數（shù），外夾式超聲波流量計可分為“Z”型、“V”型、“N”型等安裝方式。對於“Z”型安裝（zhuāng）的超聲波流（liú）量計，超聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰減小，建議300mm以上管徑優先選用（yòng）“Z”型安裝。“V”型安裝的超聲波流量計的（de）超聲波波束在管道中反射1次，穿過流體2次;“N”型安裝的超聲波流量計的超聲波波束在管（guǎn）道中反射2次，穿過流體3次。由於超聲波傳播時間越長，測（cè）量精度就（jiù）越高，因此，在測量小口徑管道中（zhōng）的流體流量時，可采取多次反射的方法，增大超聲波（bō）的傳播路徑，進而增大其傳播時（shí）間，提高超（chāo）聲波（bō）流量計的測量精（jīng）度。但每次反射都會造成超聲波信號的衰減，故傳播次數也不宜過多。故“V”型安（ān）裝與“N”型安裝相比，“V”型安裝更為常用，管徑在100～300mm時可優先選用“V”型（xíng）安（ān）裝。

    某（mǒu）水電站工程開發的（de）主要任務為發（fā）電，該電站為低閘長引水式電站，裝設3台衝擊式（shì）水輪發電機組，單機（jī）容（róng）量60MW。根據業主要求，該電站在每台機組進水閥前的壓（yā）力鋼管上安裝1套單聲道外夾式超聲波流量計，用於測（cè）量機組進口的流（liú）量，壓力鋼管內徑為1400mm。超聲波流量計的安裝布置，換能器采（cǎi）用（yòng）“Z”型安裝，兩換能器水平平（píng）齊，與管道軸線水平方向一致（zhì），換能器電纜接入控製箱。確（què）定好換能器具體安裝位置後，用擰緊固定（dìng）螺絲將換能器安裝框（kuàng）架在管道外（wài）壁固定好，在管道周（zhōu）圍纏繞安裝帶，安裝（zhuāng）帶的鬆緊程度通過安裝帶調節螺母進行調節（jiē），通過安裝帶對換能器安裝框架加固。再將（jiāng）塗（tú）有耦合劑的換能器（qì）裝（zhuāng）入換（huàn）能器安裝（zhuāng）框架，擰緊換能器的固定螺絲，將換能器（qì）緊緊固定在預（yù）定的安裝位置。控製箱通過螺栓和螺釘在牆上固定。