超声波流量计的优缺点从石化到废水处理，流量测量是许多行业不可或缺的一部分。有多种测量流量的方法，每种方法都使用不同类型的技术。一些示例包括机械、电磁、涡轮和涡街流量计。虽然这些传统方法非常有用，但它们并不总是应用的最佳选择。

在某些情况下，带有移动部件或侵入件的传统流量测量工具可能是不可取的。许多应用可以受益于非侵入性和持久的流量测量技术。超声波流量计完全符合这些要求。超声波流量计无需与管道内容物接触即可测量流量。一些超声波流量计选项甚至是非破坏性、非侵入性的钳式流量计。

虽然超声波流量计听起来很理想，但它们仍然有缺点。如果您正在研究流量计选项，则必须了解每个选项的优缺点。

什么是超声波流量计？

超声波流量计，顾名思义，是利用声波来测量流量的仪表。这些仪表安装在管道的内部或外部，当启动时，将超声波从仪表的一侧传输到另一侧。然后收集并测量这些传输的波以确定流量。

有多种类型的流量计，但它们的工作原理相同。有些可以插入管道或内嵌连接。有些选项甚至可以使用夹子连接到管道的外部——这种超声波换能器被称为夹式流量换能器。

超声波流量计如何工作？

虽然超声波流量计都使用声波工作，但它们的工作方式并不相同。有两种主要类型在传输和测量声波的方式上略有不同 - 它们是多普勒类型和传输时间类型：

• 多普勒型流量计： 多普勒型流量计利用多普勒效应工作。仪表通过流体传输声波并测量声波如何反射。当流体静止时，反射声的频率是相同的。但是，如果液体在移动，反射波的频率就会不同——这种效应称为多普勒效应，可用于计算流速。
• 时差流量计： 时差流量计在对角线上向相反方向发送超声波——一个信号向上游发送，另一个向下游发送。这些信号到达另一侧所需的时间差用于测量流量。在无流量条件下，传输时间测量值将相同。在流动条件下，上游波将比下游波传播得慢。

• 这两种流量计类型都通过液体输送管道发射和接收超声波进行测量。两者的主要区别在于多普勒流量计可以测量含有杂质和颗粒的液体，而传输时间超声波流量计主要测量不含此类颗粒的清洁液体。

超声波流量计的优点

超声波流量计在多个行业的各种应用中非常有用。超声波流量计提供的一些好处包括：

• 无活动部件： 传统的机械流量计通过使用活动部件来测量压力，作为机械传感器。不幸的是，这些部件带来了几个问题。它们通常会阻碍流动并导致压力损失。移动部件也会随着时间的推移而退化，提供的结果不太准确，需要维修和更换。由于超声波流量计中没有活动部件，您不必担心它们会降解或造成堵塞。
• 低维护： 由于超声波流量计不涉及移动部件，因此它们可以使用很长时间，几乎不需要维护。它们还具有低功耗，因此在需要更换电池之前它们通常可以使用数年。
• 数字和模拟选项： 超声波流量计有多种输出，先进的技术允许创建具有数字读数和网络连接功能的超声波换能器。这意味着传感器可以将测量结果实时传送到中央监控系统。
• 高精度： 只要仪表正确安装和安装，这些仪表是高度准确的。但是，管段式和插入式流量计通常比夹式超声波流量计更稳定。

• 需要注意的是，在管道质量不好的情况下，超声波仪表通常安装在管道内部。如果管道质量足够，则可选择夹式超声波。

超声波流量计的缺点

虽然超声波流量计具有许多优点，但它们远非完美的解决方案。与它们相关的一些问题是：

• 更高的前期成本： 超声波流量计比当今可用的许多其他在线流量计要贵得多。这在很大程度上是因为声学部件非常昂贵。虽然这些仪表提供了长期的成本效益，但购买和安装它们的前期成本可能会带来问题。
• 物质限制： 超声波流量计不能用于严重污染的液体或浆液。本质上，不能通过超声波能量的任何类型的液体都无法使用超声波流量测量设备进行测量。

• 同样重要的是要注意，在节省维护成本方面，安装在管道内或管道内的超声波流量计没有与夹式超声波流量计相同的好处——固定和调整这些流量计需要切入管道并可能导致生产停止。

时差式流量计的优缺点

虽然上述优点适用于所有超声波流量计，但某些优点仅适用于某些类型。通行时间计的一些具体好处是：

• 双向测量： 虽然许多传统流量计仅在单个方向上测量，但传输时间超声波流量计测量两个方向的流量 - 正向和反向。
• 高稳定性： 传输时间计不受其测量液体的温度、密度或浓度的影响，使其成为更稳定的测量设备。
• 测量液体和气体的能力： 超声波流量计可用于测量多种液体。传输时间计通常用于没有颗粒的液体，因为它们不能很好地处理受污染的液体。时差流量计通常测量的一些流体包括水、熔融硫磺和低温液体。传输时间流量计甚至能够测量气体和蒸汽流量。

• 虽然时差流量计在典型超声波流量计的优点之上提供了这些优点，但它们确实有一个重大缺点——它们可以测量的物质类型极其有限。时差流量计对颗粒和杂质过于敏感，即使是很小的气泡也会产生误差——事实上，许多制造商发现当气泡和颗粒达到一定浓度时，时差超声波流量计的精度会受到负面影响。因此，时差式流量计只能测量均质液体。

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多普勒式流量计的优缺点

虽然多普勒型流量计不如时差流量计准确，但它们在一个领域胜过它们——它们能够测量不纯的液体。多普勒型流量计依靠液体中的微粒来测量流量，因此它们可以应用于含有大量微粒和气泡的液体。然而，需要注意的是，多普勒型流量计仍然存在局限性，因为它们必须用于可携带超声波的液体。

虽然这种优势在某些情况下很有帮助，但多普勒型流量计确实存在多个缺点，包括：

• 对温度变化的敏感性： 多普勒型超声换能器对温度、密度和浓度的变化也极为敏感，这意味着管道内容物的任何变化都可能对多普勒换能器结果的准确性产生负面影响。
• 物质限制： 除了不能用于浆液外，多普勒超声波流量计在不透明流体太靠近管壁时效率较低。

• 超声波流量计通常用于测量分子上能够让超声波通过的液体的速度。这些液体包括水、熔融硫磺、低温液体和化学品。

夹式超声波流量计的优点

超声波流量计技术提供的许多优势因夹式选件可以连接到管道外部而不是安装在管道内部这一事实而被放大。其中一些额外的好处包括：

• 无需切割： 由于不需要在管道内部安装夹紧式超声波换能器，因此无需切割。不需要关闭管道来安装新流量计，这意味着过程正常运行时间保持在最长的水平。这也减少了损坏管道和造成泄漏的机会，这会严重影响产品质量和维护成本。
• 无流量阻碍： 传统流量计通常必须安装在管道内部才能测量流量。内部安装可能会根据其位置造成问题，因为它们会在管道中形成障碍物。对于更粘稠的流体，这可能会扰乱流动，可能会捕获颗粒并随着时间的推移导致堆积。虽然内部安装的超声波流量计可能会导致这个问题，但夹式流量计通过连接到管道的外部来完全避免它。
• 无压力损失： 超声波流量计不需要与流体接触，因此不会因安装或使用而产生压力损失。这意味着无需补偿损失的压力。
• 不与液体接触： 在需要与流体接触的传统流量计中，可能会出现许多问题。流量计的存在可能会污染或降解管道中的流体，这是食品生产、医疗和化工行业的常见问题。此外，带有化学或物理侵蚀性物质的管道中的仪表会迅速降解，需要更频繁地更换。夹式流量传感器无需直接接触流体即可测量流量，因此流量计不会与流体相互作用。
• 低维护： 由于它们没有活动部件，不需要切割，也不会接触有害物质，因此夹式超声波流量计使用寿命长，维护很少。除了它们的持久性之外，这些仪表可以在不关闭操作或打开管道的情况下进行维修。在大多数情况下，可以购买新的夹式超声波流量计来相对轻松地更换旧的。
• 便携性： 夹式流量计整体轻便，换能器安装方便，所以提供了便携的额外好处。

• 除了这些优势之外，超声波流量计的拥有成本与其他流量计相比相对较低，包括内部安装的流量计。虽然更高级的版本通常具有更高的前期成本，但超声波换能器的安装成本更低、维护成本更低且使用寿命更长。

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夹式超声波流量计的缺点

夹式超声波流量计也有一些缺点，例如：

• 管道条件要求：外夹式超声波流量计需要高质量的管道条件才能正常工作。它们不适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。它们还受到管道内外生锈的负面影响——即使是很小的锈迹也会影响结果。

• 对于许多操作，夹式超声波流量计的优点远远大于缺点，但在做出决定之前必须考虑您的应用要求。