任务五 超声波流量计

教学内容任务五超声波流量计课时2教学目标知识目标1.了解超声波流量计的工作原理；2.了解超声波流量计结构及应用；3.了解超声波流量计的安装要求。能力目标1.能分辨出外贴式、管道式、插入式超声波流量计；2.知道超声波工作原理。素质目标1.培养多角度分析问题和解决问题的能力2.树立最优化解决问题的思想，鼓励倡导合作学习的精神教学重点1.了解超声波流量计的工作原理；2.了解超声波流量计结构及应用；3.了解超声波流量计的安装要求。教学难点1.了解超声波流量计的工作原理；2.了解超声波流量计结构及应用；3.了解超声波流量计的安装要求。教学策略教法学法讲解，分析讨论，动画观看，ppt展示教学手段教具准备课件，多媒体，ppt，图片，动画，视频教学过程教学要点及教师活动学生活动教学引入目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题，而随着测量管径的增大会带来制造和运输上的困难，造价提高、能损加大，超声波流量计均可避免这些缺点。因为各类超声波流量计均可管外安装、非接触测流，仪表造价基本上与被测管道口径大小无关，而其它类型的产品则随着口径增加，造价大幅度增加，与相同功能的其它类型流量计的功能价格相比，口径越大越优越，被认为是较好的大管径流量测量仪表。学生思考，了解超声波流量计在日常生产生活中的应用。教学过程教学要点及教师活动学生活动一.超声波流量计工作原理1.工作原理超声波流量计采用基本的声波传播时间法，两个传感器发射和接收具有时间标志的声波脉冲。零流量时，声波在两个传感器之间往返的时间是完全相同的。液体开始流动时，顺流方向的传播时间较短，而逆流方向的传播时间较长。通过测量上述顺流和逆流的时间差，来确定管道内流体的流量。2.原理分类工作现场一般用封闭管道来运输流体。封闭管道用超声波流量计按测量原理分类有传播时间法、多普勒效应法、波束偏移法、相关法、噪声法。我们将讨论用得最多的传播时间法和多普勒效应法的仪表。传播速度差法（传播时间法）：基本原理是通过测量超声波脉冲顺流和逆流传报时速度之差来反映流体的流速的。按照换能器的配置方法不同，传播速度差法又分为：Z法(透过法)、V法(反射法)、X法(交叉法)等。多普勒法是利用声学多普勒原理，通过测量不均匀流体中散射体散射的超声波多普勒频移来确定流体流量的，适用于含悬浮颗粒、气泡等流体流量测量。3.特点（1）优点工作原理简单；重复性好，测量精度高，线性好；量程比大，一般为1:20，甚至更高；不受气体压力、温度或气体组分变化的影响；测量管径大，最大测量管径可达10m；无可动部件，无压力损失，坚固耐用。（2）缺点价格昂贵，只适用于大、中口径；对上下游直管段长度有要求；结构较为复杂，故障排除较困难，抗干扰性较差，对安装的要求十分严格。二.超声波流量计的结构、安装与应用1.结构超声波流量计组成：超声换能器（或由换能器和测量管组成的超声流量传感器）＋转换器。转换器在结构上分：固定盘装式和便携式。换能器和转换器之间由专用信号传输电缆连接，在固定测量的场合需在适当的地方装接线盒。转换器接收超声换能器的信号，且具有处理测量信号和显示、输出及记录测量结果等功能。超声波换能器是一种能量转换器件。它的功能是将输入的电功率转换成机械功率（即超声波）再传递出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率（小于10%）。超声波探头中的换能器常用压电晶片来制作，压电晶片的振动频率就是探头的工作频率，主要取决于晶片的厚度和超声波在晶片材料中的传播速度。根据超声波换能器使用不同可分为：可以分为外贴式、插入式、管段式三种超声波流量计。（1）外贴式外贴式超声波流量计是生产最早，用户最熟悉且应用最广泛的超声波流量计，安装换能器无需管道断流，即贴即用，它充分体现了超声波流量计安装简单、使用方便的特点。（2）管道式某些管道因材质疏、导声不良，或者锈蚀严重，衬里和管道内空间有间隙等原因导致超声波信号衰减严重，用外贴式超声波流量计无法正常测量，所以产生了管段式超声波流量计。管段式超声波流量计把换能器和测量管组成一体，解决了外贴式流量计在测量中的一个难题。而且测量精度也比其它超声波流量计要高，但同时也牺牲了外贴式超声波流量计不断流安装这一优点，要求切开管道安装换能器。（2）应注意调整超声流量计的测量声道的安装方位，使超声波在管内壁的反射点都不在管道的底部。这种安装要求可以防止在管道底部可能聚集的液体或脏污所引起的超声信号的衰减和潜在的失去测量结果的危险。（3）温度变送器安装在流量计下游直管段的2D至5D的范围以内，垂直开孔安装插入测温元件（D为流量计的公称通径）。（4）前、后直管道与流量计表体内径的差值应不超过1%。（5）当将电缆的各屏蔽层接地时，应仅在远程终端单元（RTU）这一端接地。不得将屏蔽层的两端接地，否则会产生接地回路电流，而造成测量回路中的其他问题。3.应用超声波流量计适用于不易接触和观察的流体以及大管径流量的测量，广泛使用于：长输管线、集气系统、海洋天然气、压气站、气体处理工厂、高压管线、输配管网。学生看ppt，了解超声波流量计的工作原理。学生看ppt，听老师讲解，了解超声波流量计的原理分类。学生看ppt，听老师讲解，了解超声波流量计的特点。学生看ppt，听老师讲解，了解超声波流量计的结构、安装方法和生产应用。教学反馈及检测【案例分析】天然气流量检测随着石油工业的飞速发展以及国际贸易的不断增多，对天然气流量测量的准确性和可靠性要求越来越高，各类贸易交接场所迫切需要能够满足大流量、高压力下天然气精确计量要求的流量计，同时随着自动化水平的不断提高，天然气管输集中调度系统也需要能够满足站控计算要求的高精度流量计，同时能够稳定运行，减少日常维护工作量。在此情况下我国已经开始广泛采用气体