超聲波流量計(jì)是一種常用不直接接觸被測(cè)介質(zhì)的非接觸式流量計(jì)，它通過測(cè)量超聲波技術(shù)在介質(zhì)內(nèi)的傳播時(shí)問差來測(cè)量流體的流速，進(jìn)而計(jì)算出流體的流量。對(duì)于專業(yè)的技術(shù)人員來說，難免會(huì)在日常工作中遇到新型儀器、儀表，除了要嚴(yán)格按照儀器、儀表的說明書、安裝手冊(cè)等隨機(jī)資料的要求進(jìn)行安裝調(diào)試外，更重要的是理解儀器儀表的測(cè)量原理和系統(tǒng)構(gòu)成，將理論知識(shí)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合，才能更好地服務(wù)于現(xiàn)場(chǎng)儀表的安裝。本文通過分析故障現(xiàn)象及原因，總結(jié)出了一套超聲波流量計(jì)故障的診斷和排除方法。
超聲波流量計(jì)是通過檢測(cè)流體流動(dòng)時(shí)對(duì)超聲束的作用，以測(cè)量體積流量的儀表。超聲波流量?jī)x的傳感器是將傳感器直接捆綁在被測(cè)管道的外表面，從而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的一種安裝方式，解決了其它原理的流量?jī)x在安裝時(shí)必須斷管、停產(chǎn)的難題，是超聲波流量?jī)x的基本安裝方式，具有與管徑無關(guān)、安裝簡(jiǎn)單、無需停產(chǎn)、無壓力損失等特點(diǎn)。超聲波流量計(jì)常用的測(cè)量方法為傳播速度差法，其基本原理都是測(cè)量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r(shí)速度之差來反映流體的流速，從而測(cè)出流量。它利用聲波在流體中傳播時(shí)因流體流動(dòng)方向不同而傳播速度不同的特點(diǎn)，測(cè)量它的順流傳播時(shí)間t1和逆流傳播時(shí)間t2的差值，從而計(jì)算流體流動(dòng)的速度和流量。
一、超聲波流量計(jì)優(yōu)缺點(diǎn)
1.超聲波流量計(jì)優(yōu)點(diǎn)
（1）節(jié)約能源。該儀表可以夾裝在測(cè)量管道的外表，不接觸流體，所以不干擾流場(chǎng)，沒有壓力損失，因此是一種比較理想的節(jié)能儀表。特別是大流量計(jì)量時(shí)，節(jié)能效益更加顯著。
（2）特別適合大口徑的流量測(cè)量。其它流量計(jì)隨著口徑的增加，造價(jià)更大幅度增加，而超聲波流量計(jì)的造價(jià)基本上與被測(cè)管道的口徑無關(guān)。所以，口徑越大，優(yōu)點(diǎn)越顯著。
（3）解決流量測(cè)量的難題。由于超聲波流量計(jì)是非接觸式儀表，所以，除了用于測(cè)量水、石油等一般介質(zhì)外，還能對(duì)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)、非導(dǎo)電介質(zhì)，易爆和放射性介質(zhì)進(jìn)行流量測(cè)量，而且不受流體的壓力、溫度、粘度密度的影響。
（4）安裝維修方便，無論是安裝還是維修，都不需要切斷流體，不會(huì)影響管道內(nèi)流體的正常流通。安裝時(shí)不需要閥門，法蘭、旁通管路等，因此，安裝方便，費(fèi)用低。
（5）通用性好。其它流量計(jì)的儀表結(jié)構(gòu)與管道口徑的大小是密切相關(guān)的，口徑改變時(shí)，也需要換用不同尺寸的儀表。對(duì)超聲波流量計(jì)來說，無論是管道尺寸的改變，還是流量測(cè)量范圍的變化，都有較大的適應(yīng)能力。
2.超聲波流量計(jì)缺點(diǎn)
超聲波流量計(jì)是基于集成電路、單片機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的高集成、多功能儀表，先進(jìn)的控制理論和成熟的電路設(shè)計(jì)為流量計(jì)多種功能的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)，如果要提高流量的測(cè)量精度，必須進(jìn)一步完善測(cè)量線路的設(shè)計(jì)，提高對(duì)聲速的測(cè)量。超聲波流量計(jì)高度集成的電路設(shè)計(jì)勢(shì)必會(huì)提高設(shè)計(jì)制造的成本與難度，而一旦發(fā)生故障，維修難度也相應(yīng)增加。另外，受超聲波換能器及傳感器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制，以及高溫下被測(cè)流體傳聲速度原始數(shù)據(jù)不全因素的影響，目前還難以將超聲波流量計(jì)應(yīng)用在高溫介質(zhì)的流量測(cè)量上。
二、超聲波流量計(jì)常見故障分析
1.瞬時(shí)流量異常
瞬時(shí)流量異?？赡苁怯捎跍刈儔鹤?、通訊電纜、浪涌保護(hù)器、流量計(jì)算機(jī)等故障引起，需要仔細(xì)檢查確認(rèn)。通過與其它流量計(jì)的溫變、壓變上傳通訊線對(duì)換，判斷是流量計(jì)算機(jī)的問題或是現(xiàn)場(chǎng)線路、儀表的問題。以下以A、B超聲波流量計(jì)舉例說明，A正常，B異常。
1）儀表及線路故障判斷
把A和B的溫變、壓變通訊線對(duì)換后，B的顯示正常，A顯示異常，可判斷A的溫變、壓力通訊線路或儀表存在問題。溫變和壓變都支持HART通訊協(xié)議，通過以下方法判斷：斷開二次儀表的電源，用FLUK供電，并檢查二次儀表，如檢測(cè)不到或數(shù)據(jù)異常，判斷是儀表故障，更換儀表恢復(fù)正常生產(chǎn)。
如果能夠檢測(cè)到儀表值并且顯示正常，那么恢復(fù)向現(xiàn)場(chǎng)儀表的24V供電，逐段檢測(cè)到流量計(jì)算機(jī)的通訊電纜如在某段檢測(cè)不到信號(hào)或信號(hào)異常，可以判斷是該段電纜破損，更換該段電纜恢復(fù)正常通訊。如果在經(jīng)過浪涌保護(hù)器后信號(hào)異常，可判斷是浪涌保護(hù)器故障，更換浪涌保護(hù)器恢復(fù)數(shù)據(jù)正常傳遞。
2）流量計(jì)算機(jī)Hart板故障
把A和B的溫變、壓變通訊線對(duì)換后，A顯示正常，B顯示異常，說明B的流量計(jì)算機(jī)故障。檢查流量計(jì)算機(jī)Hart板LED指示燈狀態(tài)，正常情況下是綠色閃爍，如果顯示紅色常亮或不亮等其它狀態(tài)，說明溫變和壓變對(duì)應(yīng)的Hart板通道損壞。解決辦法有兩個(gè)，一是直接更換Hart板，不用刷新組態(tài)；二是更改刷新組態(tài)，請(qǐng)技術(shù)工程師更改組態(tài)，更改溫變和壓變對(duì)應(yīng)Hart板的通道。一般在夏季雷雨天氣下容易出現(xiàn)流量計(jì)算機(jī)被雷擊損壞的情況，特別是Hart板，更容易損壞，需要格外留意。
2.無瞬時(shí)流量
1）CPU板故障
CPU板LED指示燈不亮或顯示紅色。檢查方法：筆記本電腦首先安裝相關(guān)組態(tài)軟件并激活，用網(wǎng)線連接，把筆記本電腦的IP地址更改，建立通訊局域網(wǎng)，下載組態(tài)備用。更換使用備用CPU板，把組態(tài)刷到備用CPU板中，冷啟動(dòng)，檢查指示燈狀態(tài)。
2）流量計(jì)故障
CPU板LED指示燈不亮或顯示紅色，表示流量計(jì)與流量計(jì)算機(jī)之間的通訊異常，需要檢查流量計(jì)的超聲換能器和信號(hào)放大單元。檢查方法：筆記本電腦安裝相關(guān)軟件，通過數(shù)據(jù)線與流量計(jì)的端口相連，通過軟件檢查在帶壓下四個(gè)聲道是否有報(bào)警，如果是表示所有超聲換能信號(hào)全部沒有上傳上來，需要拆卸下表頭，緊固信號(hào)放大器，如果信號(hào)還傳遞不上去，表示信號(hào)放大器損壞，需要更換新的。
如果檢查發(fā)現(xiàn)聲道報(bào)警、信噪比異常、聲道增益信號(hào)異常，可能是聲道換能器損壞或信號(hào)放大器損壞，可以通過交叉接線的方法判斷。超聲波流量計(jì)的4對(duì)聲道分別是A、B、C、D，如果C聲道正常，D聲道異常，把C1與D1、C2與D2分別對(duì)換，如果C聲道異常，D聲道正常，表示超聲換能器損壞，可以拆卸、清洗信號(hào)放大器，如果仍然異常，則需要更換同型號(hào)的超聲換能器；如果C聲道正常，D聲道異常，表示信號(hào)放大器損壞，需要更換同型號(hào)的信號(hào)放大器。
三、超聲波流量計(jì)結(jié)論與認(rèn)識(shí)
流量?jī)x表大都需要適合的測(cè)量介質(zhì)和工況條件為依托方可發(fā)揮正確作用，只有優(yōu)勢(shì)而沒有缺點(diǎn)的流量?jī)x表現(xiàn)今是不存在的，合理的選擇儀表對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)工程師和管理者是至關(guān)重要的。在工業(yè)裝置中要正確和有效地選擇，使用流量測(cè)量方法和儀表，必須熟悉流量?jī)x表和生產(chǎn)過程流體特性這兩方面的技術(shù)，同時(shí)還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。
基于不同原理，適用于不同場(chǎng)合的各種形式的超聲波流量計(jì)已相繼出現(xiàn)，其測(cè)量精度的優(yōu)點(diǎn)，也使其成為化工行業(yè)測(cè)量流速的主要工具。由于超聲波流量計(jì)具有抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量精度高、無壓損、量程比寬、維護(hù)量小等特點(diǎn)，近幾年，得到了大力的應(yīng)用。在實(shí)際生產(chǎn)中，超聲波流量計(jì)會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問題，需要我們做到以下幾個(gè)方面：一是結(jié)合實(shí)際情況，建立合理的維護(hù)保養(yǎng)制度，半年對(duì)超聲換能器進(jìn)行檢查，半年使用軟件檢查；二是儲(chǔ)備適量的備件和組態(tài)，在出現(xiàn)問題時(shí)能夠及時(shí)更換更新；三是技術(shù)人員需要不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)，提高自身的技能水平和解決問題的能力。只有這樣，才能減少因超聲波流量計(jì)故障造成的影響，降低企業(yè)運(yùn)營成本。
