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05月

多普勒法流量测量在流程工业中的应用与特性

关于超声流量计的历史,普遍的共识是,20世纪50年代科学家们已经开始了超声流量计技术的探索,超声波技术最初用于医学和工业领域非侵入性检测。随后,研究人员开始探索将超声波应用于流体流量测量的可能性。70-80年代,超声流量计技术逐步商业化,技术改进包括使用时间飞行(TOF)方法和多普勒效应,这两种方法都能提高测量的准确性和可靠性微信图片_20240530175211.jpg

在最近的20年里,超声波技术取得了突飞猛进的发展,现代超声流量计可以通过网络连接到中央监控系统,实现远程数据传输和设备管理。这种连接性支持了大规模的数据分析和实时监控,尤其在水务和能源行业中显得尤为重要。多普勒和时差法是超声流量计应用最广的两种原理。

时差法我们经常提起,本次我们重点探讨多普勒法在流量测量中的应用。多普勒法基于多普勒效应,多普勒效应是为了纪念奥地利物理学家及数学家多普勒(Doppler)而命名的,他于1842年首先提出了这一理论。

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多普勒效应利用超声波或激光束向流体发送,并接收反射回来的信号。流体中的颗粒(如气泡、悬浮颗粒或液滴)会散射部分能量,形成散射体,而其运动状态会导致接收到的信号频率发生变化。通过分析这种频率变化,可以计算出流体的流速。

多普勒测量流量技术在工业、医学、环境监测等领域具有广泛应用。在医学领域,它被用于心血管超声检查,可以非侵入性地测量血液流速,帮助医生诊断心血管疾病。在工业领域,多普勒流量计被广泛应用于管道流量监测和控制,例如化工厂、水处理厂等。

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需要注意的是,多普勒超声流量计适用的流体中必须有一些反射颗粒或者气泡。

因此他可用于其他流量计不工作的地方,比如液体浆料、充气(含大量气泡)液体或有悬浮固体的液体。

但这种方法不适用于洁净的流体,多普勒流量计的性能高度依赖于流体的物理特性,如声波电导率、颗粒密度和流动特性等。管道横截面中颗粒分布的不均匀性可能导致计算的平均速度不正确。流量计的精度对速度剖面变化和测量段中声反射器的分布很敏感。

相较于多普勒超声流量计,时差法流量计适用于洁净(少颗粒、气泡等)的流体,无论是气体还是液体;即使针对浆液,或者颗粒均匀的流体,时差法也是胜任的。所以将两种测量方法相结合,适应的测量领域更广泛、测量精度更精确。

多普勒法适用于测量两相流,可避免常规仪表由悬浮粒或气泡造成的堵塞、磨损、附着而不能运行的弊病,因而得以迅速发展。随着工业的发展及节能工作的开展,煤油混合(COM)、煤水泥合(CWM)燃料的输送和应用以及燃料油加水助燃等节能方法的发展,都为多普勒超声流量计应用开辟广阔前景