摘要(yào)：超聲波流(liú)量計(jì) 是這(zhè)些年使用(yòng)較(jiào)多的儀(yí)表，随(suí)着廣(guǎng)泛的(de)運用(yòng)在計量領域越來越(yuè)重要(yào)，對管(guǎn)網平(píng)衡調(diào)節發(fā)揮的(de)作用也越(yuè)來越(yuè)大。随着我(wǒ)國供熱計量法(fǎ)推進，節能标準不斷(duàn)提(tí)高，各項能耗指标(biāo)不斷(duàn)壓縮(suō)，如何(hé)能在(zài)保證(zhèng)供熱(rè)質量不下(xià)降(jiàng)，實現節(jiē)能降耗。就需要對指标精細化(huà)控制，如何(hé)使用(yòng)好超(chāo)聲波流量(liàng)計減(jiǎn)小(xiǎo)其測量(liàng)誤差，修正誤差(chà)值直接關(guān)系到能耗指标。針對超聲波流量計(jì)使用(yòng)現(xiàn)狀問題(tí)進行分析(xī)，并對其(qí)使用(yòng)進行探(tàn)索。
1前言(yán)
　　這(zhè)些年(nián)來，随着我國新技術(shù)的長足發展及(jí)國家加大節能減排(pái)力度，吸收運用新技(jì)術，其(qí)中(zhōng)超(chāo)聲波(bō)流量計在供熱(rè)管道測量(liàng)獲得了(le)廣(guǎng)泛的運用(yòng)。超聲波流量計(jì)以其安裝方便(biàn)簡單方(fāng)便,無機(jī)械損耗(hào)壽命長(zhǎng)等(děng)優(yōu)點,尤其是(shì)外夾式超聲波(bō)流量計(jì)安裝方(fāng)便，僅(jǐn)僅是附加在管外探頭來(lái)測量流量。因此(cǐ)，對管道(dào)不需(xū)太(tài)多的(de)處理(lǐ)（測點(diǎn)局部除鏽(xiù)除漆(qī)），對管(guǎn)道密閉沒(méi)有壓力損失，相(xiàng)比其它在(zài)線(xiàn)儀(yí)表，無(wú)需斷管處(chù)理，無任何(hé)擾流(liú)設備(bèi)、機(jī)械(xiè)轉動設(shè)備，無(wú)需縮徑(jìng)、引流孔(kǒng)闆(pǎn)等，安(ān)裝方(fāng)便，洩(xiè)露隐患減(jiǎn)少，在供熱(rè)系統(tǒng)領域(yù)有着(zhe)巨大的應用潛(qián)力。
　　在(zài)對比現有(yǒu)的超聲波(bō)流量計，其(qí)中有進口及國(guó)産(chǎn)流量計(jì)，安(ān)裝(zhuāng)有便攜式(shì)及固定式(shì)，價格有幾(jǐ)千(qiān)到幾萬(wàn)流量計(jì),通(tōng)過數(shù)據的(de)實驗比較(jiào)不(bú)同型号(hào)、不同(tóng)價格、不同安裝(zhuāng)方式流量(liàng)計其(qí)測量(liàng)值誤差。主(zhǔ)要以(yǐ)超聲波流量測量中(zhōng)的現(xiàn)場應用效果探讨現應用(yòng)超聲(shēng)波流量計(jì)對供熱管(guǎn)道中熱水(shuǐ)流量(liàng)進行(háng)測量(liàng)的問(wèn)題(tí)。
2工作原(yuán)理
　　超聲(shēng)波(bō)在流(liú)體中(zhōng)傳(chuán)播時其(qí)傳播速度(dù)要受(shòu)到流(liú)體流(liú)速的(de)影響，通過(guò)測量(liàng)超聲(shēng)波在流體(tǐ)中傳播速(sù)度可以檢(jiǎn)測出(chū)流體(tǐ)的流速而換算(suàn)出流(liú)量來。使用(yòng)最廣泛的(de)時差(chà)法超聲(shēng)波流量(liàng)計（圖1）爲例，當超(chāo)聲波在流體中(zhōng)傳播時(shí)順(shùn)流方(fāng)向超聲波(bō)的傳(chuán)播速度會增、逆(nì)流方向(xiàng)則減小，即同一傳(chuán)播距(jù)離就有不同(tóng)的傳播時間，再利用傳(chuán)播(bō)速度之(zhī)差與(yǔ)被測流體(tǐ)流(liú)速(sù)之(zhī)關系求(qiú)取流速(sù)而(ér)換算(suàn)流量(liàng)。即當超聲(shēng)波束在管道内(nèi)水介質流動方(fāng)向上(shàng)的“上(shàng)遊傳(chuán)感器(qì)”與“下(xià)流傳(chuán)感器(qì)”之間(jiān)傳播時，水(shuǐ)的流動會使超(chāo)聲波的傳播時間相對于(yú)靜态(tài)傳(chuán)播(bō)産生一個微小(xiǎo)變化(huà)，并且這個(gè)傳播時間(jiān)的變(biàn)化與(yǔ)水的流速成正(zhèng)比，這(zhè)就是時差(chà)式超聲波(bō)流量(liàng)計的測量原理(lǐ)。

　　但(dàn)目前超(chāo)聲波流(liú)量計所存在的缺點(diǎn)主要(yào)是可(kě)測流體的溫度(dù)範(fàn)圍受超聲波(bō)換能(néng)量及換能器與管道之間的耦(ǒu)合材料耐(nài)溫程(chéng)度的限制(zhì),以及高溫下被(bèi)測流體(tǐ)傳(chuán)聲速度的原始(shǐ)數據(jù)不全(quán)，目(mù)前國産的超聲波流量計理論值隻能用于測量150℃以下的流體，測(cè)量精(jīng)度1%。一般供熱管(guǎn)道液體的流速常常是每秒0.5～3m，而(ér)聲波在液(yè)體中的傳(chuán)播速(sù)度約(yuē)爲1500m/s左右(yòu)，被測流(liú)體流(liú)速變化帶(dài)給(gěi)聲速的變化(huà)量最大也是10-3數(shù)量級．若要(yào)1%正确(què)率，則對聲速的(de)測量(liàng)正确(què)率需求爲10-6數量級，因(yīn)此必須有(yǒu)較好(hǎo)的測量(liàng)條件才(cái)能實現(xiàn)較高準(zhǔn)确值(zhí)。其具(jù)體如(rú)下：
（1）正确選(xuǎn)擇型(xíng)号
超(chāo)聲波流量(liàng)計這是超聲波流量計(jì)能夠正(zhèng)常工作(zuò)的基礎(chǔ)。這其(qí)中以介質(zhì)類型、工作(zuò)壓(yā)力(lì)範圍、量程(chéng)比、測(cè)量正确率等級(jí)、流量計的(de)探頭(tóu)工作溫度的限(xiàn)制爲重要參數(shù)，如果選型(xíng)不當或不(bú)适，或會造(zào)成流量無法測(cè)量，或者使用不(bú)便等問題出現(xiàn)；
（2）合理安裝位置(zhì)
安裝不(bú)合理是(shì)超聲波流量計(jì)不能正常工作(zuò)的主(zhǔ)要原因。安(ān)裝需要(yào)考慮位(wèi)置正确性和方(fāng)式的(de)選則。确定位置(zhì)時除保證(zhèng)足夠的(de)上(shàng)、下(xià)遊直管段外，尤其(qí)要注(zhù)意探頭（換能器(qì)）盡量避開(kāi)有(yǒu)強磁場(chǎng)電源的場(chǎng)合如：配(pèi)電(diàn)室、變(biàn)頻調(diào)速嚣(xiāo)、電焊機(jī)等工作(zuò)區域(yù)；
（3）在安裝方(fāng)式上，主(zhǔ)要(yào)有對(duì)貼安(ān)裝方式和(hé)v方式(shì)、z方式3種。
本(běn)主要使(shǐ)用時差式超(chāo)聲波(bō)流量計，見(jiàn)圖(tú)2、圖3。


　　通常情況下，管徑小于300mm時(shí)，采用(yòng)v方式安裝，管徑大于200mm時，即可以用v方(fāng)式安(ān)裝又(yòu)可以z方式(shì)安裝的換能器，但盡量選用(yòng)z方(fāng)式，因其(qí)聲波受(shòu)介質(zhì)幹(gàn)擾(rǎo)。車間(jiān)及換(huàn)熱站所固(gù)定流量計基本(běn)爲z法安裝(zhuāng)。
3現場應用
　　超(chāo)聲波流(liú)量計(jì)使用(yòng)注意事項(xiàng)：無(wú)論(lùn)固定(dìng)式或(huò)便(biàn)攜(xié)式管(guǎn)道參數輸入設(shè)置必須(xū)正(zhèng)确、與實際(jì)相(xiàng)符，否則流量計不可能(néng)正常工作。安裝(zhuāng)外夾式傳感器時要使用(yòng)多的(de)耦合劑(jì)把傳感器粘(zhān)貼在(zài)管道壁上，一(yī)邊察看(kàn)主機顯(xiǎn)示的信(xìn)号強(qiáng)度和(hé)信号質量值，一邊在安裝點(diǎn)附近慢(màn)慢移動傳(chuán)感器(qì)直到收到最(zuì)強(qiáng)的信号和最大(dà)的信号質量值(zhí)。管道直徑(jìng)越大(dà)，傳感(gǎn)器移動範(fàn)圍越(yuè)大。然後确(què)認安裝(zhuāng)距離是(shì)否與m25所(suǒ)給傳感(gǎn)器安(ān)裝距離相吻合、傳感器是(shì)否安裝(zhuāng)在管道(dào)軸線的(de)同(tóng)一直線上。如(rú)果(guǒ)信号(hào)強度總是0.00字樣(yàng)說明流量計沒(méi)有收到(dào)超聲(shēng)波(bō)信号，檢查(chá)參數（包括(kuò)所有與管(guǎn)道有關的(de)參數）是否輸入正确(què)、傳感器安裝(zhuāng)方(fāng)法選擇(zé)是否正(zhèng)确、上下(xià)探(tàn)頭是(shì)否在(zài)管道(dào)水平(píng)線(xiàn)内無軸向夾(jiá)角、與(yǔ)管(guǎn)線貼緊(jǐn)并保證探頭與管道貼合間有(yǒu)足夠(gòu)的(de)耦合劑(jì)、是否(fǒu)離閥門彎(wān)頭太近、特别注意鋼(gāng)闆卷成的(de)管道(dào)，因爲此類管道(dào)不規則會(huì)嚴重影(yǐng)響測量(liàng)。如果(guǒ)不是(shì)這些(xiē)原因，還是接收(shōu)不到信号，隻好(hǎo)換另一測(cè)量點試(shì)試(shì)，或者選用(yòng)插入式傳感器。确認(rèn)流(liú)量計是(shì)否正常(cháng)可(kě)靠的(de)工作：信号強度(dù)越(yuè)大(dà)、信(xìn)号(hào)質量(liàng)q值越(yuè)高，其顯示(shì)的流量值(zhí)可信度越高(gāo)，流量計(jì)越能長時間可(kě)靠的(de)工(gōng)作。如果(guǒ)環境電磁(cí)幹擾(rǎo)太大(dà)或(huò)是(shì)接受(shòu)信号太(tài)低，則顯示的流量值可(kě)信(xìn)度就(jiù)低，偏差(chà)值就大。
　　以前進(jìn)車間爲例，車間(jiān)爲了(le)流(liú)量的準(zhǔn)确性(xìng)先後(hòu)在總(zǒng)出口上安裝2套(tào)流量(liàng)計計算流(liú)量，以(yǐ)這(zhè)2個流量(liàng)計進行比對，把便攜式流量計(jì)安裝在(zài)同樣工(gōng)況下(xià)進行測量(liàng)。在同一時(shí)段的(de)工況下取3塊流(liú)量計(jì)數值(zhí)，爲保證取值準确性(xìng)分别多次(cì)取值，其具體數(shù)值見(jiàn)表1。

　　表1中z法（超聲波）和(hé) 電磁流量(liàng)計(jì) 是前進車間(jiān)現場(chǎng)2塊總出(chū)水(shuǐ)流量計儀表，都(dōu)是固定式安裝(zhuāng)。v法（超聲波）爲便攜式(shì)流量計，在(zài)現場根據(jù)工況臨時(shí)取點(diǎn)安裝(zhuāng)。經過比對發現(xiàn)便攜式(shì)流量計在現場測(cè)量與(yǔ)另2塊表出現比(bǐ)較大(dà)的偏差，這對臨(lín)時(shí)測量管(guǎn)線流量的真實有效(xiào)數據采集(jí)出現嚴重誤差(chà)。
4分析(xī)
　　經過(guò)分析(xī)燃氣鍋爐(lú)設計(jì)最大出水流量爲1209m3/s允許(xǔ)超(chāo)流量(liàng)理論爲10%即(jí)1329m3/s，現場(chǎng)固定安裝(zhuāng)的流量計都(dōu)在理論(lùn)值内。如(rú)果以電磁流(liú)量(liàng)計爲基(jī)準測量值(zhí)，與z法(fǎ)超聲(shēng)波流(liú)量計(jì)測量曲線值吻(wěn)合，其(qí)測量誤差(chà)也在(zài)表(biǎo)測(cè)量精度範圍内（電磁(cí)流量計量(liàng)正确率（0.5%～21%），超聲波(bō)流量(liàng)計高（1%～2%））。現場工況(kuàng)影響(xiǎng)測量因素(sù)其水質沒有發(fā)生變化，現場測(cè)量時間(jiān)段沒有水處理水質相(xiàng)對平穩（水(shuǐ)質的(de)變化對(duì)電(diàn)磁流(liú)量計測(cè)量(liàng)值影(yǐng)響比(bǐ)較大），鍋爐(lú)運行負荷沒有(yǒu)發生(shēng)變(biàn)化和調(diào)整，泵功率(lǜ)揚程也沒有改變。
比(bǐ)對以上數(shù)據發現主要(yào)是便攜(xié)式流量計測量(liàng)誤差比較大。實(shí)踐表明(míng)，固(gù)定z方式安裝的換能(néng)器超(chāo)聲波(bō)信号(hào)強度高，測量的(de)信号穩定性也(yě)好于現場便攜(xié)式超聲波流量計，其(qí)測量誤差(chà)基(jī)本在允許範(fàn)圍内(nèi)，而(ér)便(biàn)攜式(shì)超聲波流量計(jì)經過(guò)多次調整(zhěng)更換測量(liàng)點也不能(néng)保證(zhèng)其數(shù)值的(de)穩定(dìng)性測量出現了較大的誤差(chà)，其測量(liàng)值偏差較大，可信度(dù)較低。
5結論(lùn)
　　經過實際使用(yòng) 便攜式(shì)超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計 對于供(gòng)熱管網流(liú)量調(diào)節(jiē)數(shù)據測量有(yǒu)一定(dìng)的參(cān)考有(yǒu)效性，其值受到(dào)不同環境(jìng)安裝(zhuāng)調試都(dōu)比固定(dìng)式流量計測量數據誤差大，主(zhǔ)要是其測(cè)量值有表誤差(chà)。但是(shì)其值(zhí)有一定的(de)規律，如果想發(fā)揮其效率應結合現場工(gōng)況，一(yī)是現場有(yǒu)固定(dìng)式流量計表應(yīng)做好前期數據采集(jí)記錄工作，發生流(liú)量(liàng)突變(biàn)時，要(yào)利用便攜(xié)式超聲波流量(liàng)計(jì)進行及時核(hé)校比(bǐ)對數(shù)據，查(chá)清流量(liàng)突變的(de)原因，弄清楚是(shì)儀表(biǎo)發生故障還是流量确實(shí)發生了變化；二(èr)是對(duì)于臨時測(cè)量點(diǎn)無(wú)固定式(shì)流量(liàng)計的使用人員現(xiàn)場盡量(liàng)滿足(zú)設備測量安裝需求(qiú)，盡量(liàng)減少(shǎo)人(rén)爲因素(sù)幹擾，換能器的(de)安裝是影(yǐng)響測(cè)量正(zhèng)确率的主要關鍵因(yīn)素，因(yīn)此現場應用應根據(jù)環境(jìng)調試(shì)安裝(zhuāng)，确保選位(wèi)好、安(ān)裝好、測量(liàng)準。便攜式(shì)超聲(shēng)波流量(liàng)計(jì)使用(yòng)效果(guǒ)好壞(huài)取決(jué)于操作人員結(jié)合現場情況判(pàn)斷分析，需(xū)要人(rén)機配合經(jīng)驗的(de)積累。

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