摘要:管道材質(zhì)及管徑在很大程度上(shàng)影響超聲波流量(liàng)計 的(de)計量精度。文章(zhāng)主要介紹了利(lì)用實驗室(shì)現有(yǒu)的液體流量标準裝(zhuāng)置，對超聲(shēng)波流量計在不(bú)同管道材(cái)質、不(bú)同管(guǎn)徑的條件(jiàn)下進行流(liú)量系(xì)數的修正，以提(tí)高超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計在(zài)現場(chǎng)校準(zhǔn)時的計量(liàng)精度(dù)。
1概述(shù)
　　超聲(shēng)波流量計主要由流量計表體、超聲(shēng)換能器(qì)及其安裝部件、信号處(chù)理單元(yuán)和(hé)流量計算(suàn)機組(zǔ)成。換(huàn)能器利(lì)用(yòng)壓電(diàn)效應發(fā)射和接(jiē)收聲(shēng)波，通過檢(jiǎn)測流(liú)體對(duì)超聲(shēng)波(或(huò)超聲脈沖)的影(yǐng)響來測量(liàng)流體體積流量(liàng)。其原理是(shì):傳遞(dì)的聲(shēng)訊号穿過管道(dào)内流動的介質(zhì)時，其傳遞(dì)速度受介質流動速度的影響，聲訊(xùn)号在2個傳(chuán)感器(qì)之間的傳(chuán)遞(dì)時(shí)間(jiān)取決于(yú)管道内介(jiè)質的流速(sù)，一個聲訊(xùn)号通(tōng)過上遊的時間要比(bǐ)它通過下(xià)遊的(de)時間(jiān)長。這個時間差值與管道内介(jiè)質的流(liú)速成比例。通過測(cè)量這個時間差值就(jiù)可以得到管(guǎn)道(dào)内介(jiè)質的(de)流速(sù)，從而計(jì)算出流(liú)體的(de)流量。
　　超聲(shēng)波流量(liàng)計的優(yōu)點有:①适用于各(gè)種管徑流量的(de)測量，流(liú)速和管(guǎn)徑越大，精度越高(gāo)，②測(cè)量範圍(量(liàng)程比)寬，一般爲1:50;③無壓力(lì)損失，可(kě)大大降(jiàng)低長輸(shū)管道增壓的費(fèi)用(yòng);④無可動部件(jiàn)，可雙向測(cè)量。
　　但(dàn)是超(chāo)聲波(bō)流量計也存(cún)在其自身不足，需要輸(shū)入的參數比較(jiào)多，如被校流量(liàng)計配(pèi)套管道的(de)材質、外徑、壁厚、測量介質類型(xíng)、介質溫度等，此(cǐ)外，安裝方式(shì)、安(ān)裝位置等都會影響(xiǎng)到标準超(chāo)聲波流量(liàng)計的(de)精度(dù)。之前(qián)，已經(jīng)有相關(guān)專業人(rén)員研(yán)究了傳感(gǎn)器安裝(zhuāng)距離對超聲波流量計(jì)計量性能的影響和管(guǎn)道内徑(jìng)的不同設(shè)置對超聲波(bō)流(liú)量計計量性能的影響。而(ér)本(běn)文主要(yào)根據多年來現(xiàn)場校準(zhǔn)的(de)經驗(yàn)以及本單位液(yè)體流(liú)量标(biāo)準裝(zhuāng)置(zhì)的口(kǒu)徑(dn15~dn250)，制作(zuò)了三套材質的(de)管道(分(fèn)别(bié)爲不(bú)鏽鋼(gāng)、碳(tàn)鋼和pvc，口(kǒu)徑分别爲dn15/dn50/dn100/dn150/dn200/dn250)(圖1)，分(fèn)别(bié)标(biāo)定不(bú)同管(guǎn)道材質及不同(tóng)管徑(jìng)下(xià)标準超(chāo)聲波(bō)流量計的(de)流量(liàng)修正系數(shù)k，再(zài)把流(liú)量修正(zhèng)系數k應用到(dào)現(xiàn)場校準試(shì)驗中(zhōng)，以提(tí)高在(zài)線校(xiào)準的(de)計(jì)量精度(dù)。
 
2流量修正系數(shù)k的标定
2.1流(liú)量修正系(xì)數(shù)k的定義(yì)
　　我們定(dìng)義流量(liàng)修正(zhèng)系(xì)數(shù)k爲标(biāo)準流量(liàng)qs與超聲(shēng)波流量計(jì)顯示(shì)流量q的比值，即(jí):
 
2.2被标(biāo)定(dìng)的(de)超聲(shēng)波流量計
　　标定(dìng)的(de)超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計爲0.5級、用于現(xiàn)場校準其他被(bèi)校流(liú)量計(jì)的标(biāo)準超(chāo)聲波流量(liàng)計，此(cǐ)超(chāo)聲波流(liú)量計含有(yǒu)1對傳(chuán)感器(即超聲波(bō)探.頭)，測(cè)量範圍(wéi)爲dn15~dn400。
2.3液體流量标(biāo)準(zhǔn)裝(zhuāng)置(以(yǐ)下簡(jiǎn)稱“裝(zhuāng)置”)
　　采用的(de)裝置(zhì)爲0.05%、測量口(kǒu)徑爲dn15~dn250的靜(jìng)态質量法(fǎ)液體(tǐ)流量标準裝置。
2.4标定(dìng)方法(fǎ)
(1)将定(dìng)做(zuò)的(de)标準管道(dào)安裝到裝置(zhì).上。
(2)打開(kāi)超聲波流(liú)量計，把相(xiàng)關參(cān)數(如(rú)管道材質、外徑(jìng)、壁厚、粗糙度、水(shuǐ)溫等(děng))設置好，并(bìng)将探(tàn)頭根(gēn)據所(suǒ)得(dé)到(dào)的安(ān)裝距(jù)離安(ān)裝(zhuāng)在标準管道上。
(3)啓(qǐ)動裝(zhuāng)置，檢(jiǎn)查(chá)密封性(xìng)，保證不漏後調(diào)節流量至(zhì)所需(xū)流量點(diǎn)，待流(liú)量(liàng)穩定(dìng)後進行标定。
(4)由(yóu)于現(xiàn)場使用時超聲波流量計(jì)的流量值(zhí)爲顯(xiǎn)示值，因此(cǐ)在實驗室(shì)标定(dìng)時，超聲波(bō)流量計的(de)流量(liàng)值亦(yì)通過(guò)讀數獲得(dé)，設定每點每次标定的時間爲(wèi)60s，在标定(dìng)時間内(nèi)，每隔10s讀取(qǔ)一個(gè)顯示值，每次可(kě)以獲(huò)得6個數據(jù)，将這6個數據去掉最(zuì)大(dà)和最小(xiǎo)值，剩餘4個(gè)做平(píng)均，得到該次的(de)超聲波流(liú)量(liàng)計流量(liàng)示值(q)ij，而标(biāo)準流量(liàng)值(qs)ij由裝(zhuāng)置操作(zuò)軟(ruǎn)件得(dé)到，從而算(suàn)出kij。
每(měi)點進行3次标(biāo)定(dìng)，從而得到(dào)ki;
 
　　根據超聲(shēng)波流量計(jì)的特(tè)性，分别在(zài)以下(xià)5個點進行(háng)标定:5、2、1、0.5以及(jí)0.3m/s，得到(dào)各流(liú)量點(diǎn)下的(de)ki，從而算出超聲(shēng)波流量計(jì)在該(gāi)管道材質及管(guǎn)徑下的流量修(xiū)正系數k:
 
2.5流(liú)量修(xiū)正系數k
　　流量修(xiū)正系(xì)數k彙總表(biǎo)如表1所(suǒ)示，k折線(xiàn)圖如圖2所示。
 
2.6應(yīng)用舉例(lì)
　　用(yòng)标準(zhǔn)超聲(shēng)波流量計現場(chǎng)校準一台(tái)dn100的(de)電(diàn)磁流(liú)量計(jì)，管道(dào)材質(zhì)爲碳鋼，超(chāo)聲波流量(liàng)計顯示(shì)值爲qs=85.33m3/h，被(bèi)校電磁流(liú)量計(jì)顯(xiǎn)示值q=86.94m3/h。
2.6.1忽略不(bú)同材質(zhì)對k的影(yǐng)響
　　由于(yú)此(cǐ)前标(biāo)準超聲波(bō)流量(liàng)計隻(zhī)在dn100的不鏽鋼(gāng)管(guǎn)道上(shàng)進行(háng)檢定，沒做不同(tóng)材質(zhì)的流量修(xiū)正系(xì)數(shù)k實驗，則此時(shí)k使用的是(shì)不(bú)鏽鋼材質的(de)值，爲1.0123，标準超聲(shēng)波流(liú)量計顯示(shì)值爲q's=qsxk=86.38m3/h，則(zé)示值誤差e'爲(wèi):
 
2.6.2考(kǎo)慮不同(tóng)材(cái)質對k的(de)影響(xiǎng)
　　這種(zhǒng)情況(kuàng)下應(yīng)該使用dn100、材(cái)質爲(wèi)碳鋼的(de)k值，查上(shàng)表，得k=1.0181，那麽标準(zhǔn)超聲(shēng)波流(liú)量計(jì)顯示(shì)值爲(wèi)q"s=qsxk=86.87m3/h，此時(shí)示值誤差e"爲:
 
3使(shǐ)用流量(liàng)修正系數k的(de)注意事項(xiàng)
(1)對于現場校準(zhǔn)部分(fèn)未在(zài)實驗(yàn)室标定過(guò)管徑(jìng)的流量計(jì)(如dn32、dn40、dn65、dn80等(děng))，可利用(yòng)實(shí)驗室标定過的相鄰(lín)兩個管(guǎn)徑(jìng)的流(liú)量修(xiū)正系(xì)數k進(jìn)行插值得到。如現場校準1台dn80，管(guǎn)道材質爲不鏽(xiù)鋼的流量計，可根據dn50和dn100
的流量修正(zhèng)系(xì)數kxo進行(háng)現行插值得到(dào):
 
(2)标準超聲波流(liú)量計(jì)每年周檢(jiǎn)時，需更新以上(shàng)流量(liàng)修正(zhèng)系數k彙總表。
4結(jié)束語(yǔ)
　　利用(yòng)單位(wèi)現有的液(yè)體流(liú)量标(biāo)準裝置(zhì)，對(duì)标準超聲波(bō)流量計(jì)進行了比(bǐ)較全(quán)面的标定，從标(biāo)定的結果可以看出，流(liú)量(liàng)修正(zhèng)系數并沒有一(yī)定的(de)規律可尋(xún)。對(duì)于未(wèi)能(néng)标定(dìng)的管徑(jìng)，可通過線性插值得到(dào)其流(liú)量修正系(xì)數。将(jiāng)标定(dìng)得到的流(liú)量修正系(xì)數用于現場(chǎng)校(xiào)準中，可提高在(zài)線校(xiào)準的計量(liàng)精度。

本文來源(yuán)于網絡,如有侵(qīn)權聯系即删(shān)除！