摘要     本文介绍了多普勒超声波流量计的工作原理，以及在宣钢烧结混合料喷红泥桨计量检测中的成功应用。

关键词  多普勒超声波流量计  检测  两相流

1  前言

    流量是企业能源消耗的指标，是企业生产过程中检测和控制的重要参数，流量仪表得到越来越多的应用，随着科学技术的飞速发展，人们对高精度、高可靠性、高智能化的仪表备受欢迎。

    近年来随着宣化钢铁公司对标挖潜降成本的重要举措的深入开展，烧结混合料中增配红泥桨成为资源重新利用，降本增效的好项目，但如何才能稳定配加，既保证烧结混合料水分，又保证红泥桨定量喷入，因而红泥桨喷洒的流量检测成为一个必要的环节。如何测污泥流量对我们还是第一次接触，因为它不同于水的测量，水属于单相流体，其测量的流量计多种多样，如电磁流量计、超声流量计等等，而污泥中含有大量固体小颗粒物，一般的流量计均无法准确测得其流量，经过我们网上查证及咨询，最后选择了多普勒超声波流量计，很好地解决了这一问题，为红泥的稳定配加提供了必要的检测手段。

2    超声波多普勒流量计测量原理

2.1基本工作原理

    超声波多普勒流量计的测量原别是以物理学中的多普勒效应为基础的。根据声学多普勒效应，当声源和观察者之间有相对运动时，观察者所感受到的声频率将不同于声源所发出的频率。这个因相对运动而产生的频率变化与两物体的相对速度成正比。

  在超声波多普勒流量测量方法中，超声波发射器为一固定声源，随流体一起运动的固体颗粒起了与声源有相对运动的”观察者”的作用，当然它仅仅是把入射到固体颗粒上的超声波反射回接收器。发射声波与接收声波之间的频率差，就是由于流体中固体颗粒运动而产生的声波多普勒频移。由于这个频率差正比于流体流速，所以测量频差可以求得流速，进而可以得到流体的流量。

    因此，超声波多普勒流量测量的一个必要的条件是：被测流体介质应是含有一定数量能反射声波的固体粒子或气泡等的两相介质，这个工作条件实际上也是它的一大优点，即这种流量测量方法适宜于对两相流的测量，这是其它流量计难以解决的问题，因此，作为一种极有前途的两相流测量方法和流量计，超声波多普勒流量测量方法目前正日益得到应用。

2．2流量方程

   qv=Ac/2flcosαΔf

式中  f1——发射超声波的频率

      a——超声波束与管轴线夹角

      c——流体中声速

      A——被测管道流通截面积

    由以上流量方程可知，当流量计、管道条件及被测介质确定以后，多普勒频移与体积流量成正比，测量频移△f就可以得到流体流量qv。

3    流量计安装

    在线超声多普勒流量计是一种耐用的、非接触式测量装置，它可以在管道外部测量液体的流量，无需对管路进行破损和改造，因而安装和拆卸十分方便，只要将两只传感器换能器固定于管壁外侧，将信号电缆接入主机表中即可。要求管道圆度好，内表面光滑，管壁均匀；直管段足够长，为保证被测管路满管，最好选择在垂直管道上安装，并将管壁上的油漆、铁锈、污垢等清除干净，擦净露出的金属应无凹凸不平。我公司在一烧及二烧喷红色泥后，及时在其输送管路上安装了多普勒流量计，其主机表均放在一混机看水处，以便看水工根据喷泥量调整混合料打水量。

4   流量计标定

为了确保流量计准确可靠，仪表调试完面后对其进行了实物量标定。我们采用对储泥灌液体下降高度测量，计算出实物量体积，并与仪表显示数据进行对比的方法来标定，结果如下：

以上数据表明该流量计精度达到2％以内，能够满足生产需要。

5   使用效果及问题

    多普勒流量计投入使用后，给看水工提供了喷红泥流量，能及时调整加水操作，使一混的水分保持相对稳定，不影响后序生产；同时根据流量计的瞬时流量大小变化及时发现管道的堵塞情况，便于及时处理。

    在使用过程中我们也遇到一些问题，有时当停泵时污泥会回流，液位下撤到流量计传感器以下时，管中就会充满空气，造成流量信号不能回零，此时就得关闭仪表电源，待启泵时再给电，否则将造成累积量误差。另外，因污泥浓度不定，我们只能得到红污的体积流量，不能得到重量，因而与过磅量无法精确比较。