摘要(yào)：超聲波流量計(ji) 是這些年使用(yòng)較多的儀表，随(sui)着廣泛的運用(yong)在計量領域越(yuè)來越重要，對管(guǎn)網平衡調節發(fā)揮的作用也越(yuè)來越大。随着我(wo)🍓國供💰熱計量法(fa)推進，節能标準(zhǔn)🐕不斷提☎️高，各項(xiang)🔆能耗指标不斷(duàn)壓縮，如何能在(zài)保證供熱質量(liàng)🥰不下降，實現節(jie)能降耗。就需要(yao)對指标精❓細化(huà)控制，如何使用(yong)好超聲波流量(liang)計減小其測量(liang)誤差，修正誤差(chà)🐆值直接關系到(dào)能耗指标。針對(dui)超聲波流量計(ji)使用現狀問題(tí)進行分析，并對(duì)其使用進行❌探(tàn)索。
1前言
　　這些年(nian)來，随着我國新(xin)技術的長足發(fa)展及國家加大(da)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼節✉️能減排力度(dù)，吸收運用新技(jì)術，其中超聲波(bō)流量計在供熱(re)管道測量獲得(de)了廣泛的運用(yong)。超聲波流量計(ji)以其安裝方便(bian)簡單方便,無機(jī)械損耗壽命長(zhang)等優點,尤其是(shì)外夾式超聲波(bō)流量計安裝方(fang)便，僅僅是附加(jiā)在管外探頭來(lai)測量流量。因此(ci)，對管道⚽不需太(tài)多的🌐處理（測點(diǎn)局部除鏽除漆(qī)），對管道✌️密閉沒(méi)有壓力損失，相(xiàng)比其它✏️在線儀(yi)表，無需斷管處(chù)理，無任何擾流(liu)設備、機械轉動(dòng)設備，無需縮徑(jìng)、引流孔闆等，安(ān)裝方便，洩露隐(yin)患減少，在供熱(re)系統領域有🤟着(zhe)巨大的應用潛(qian)力。
　　在對比現有(you)的超聲波流量(liang)計，其中有進口(kǒu)及國産流🧡量計(jì)，安裝有便攜式(shi)及固定式，價格(gé)有幾千到幾萬(wan)流量計,通過數(shù)據的實驗比較(jiao)不同型号、不同(tong)價格、不同安裝(zhuang)方式流量🈚計其(qí)測量值誤🌂差。主(zhǔ)要以超聲波流(liu)量測量中的現(xian)場應用效果探(tàn)讨現應用超聲(sheng)波流量計對供(gong)熱管道中熱水(shui)流量進行測量(liàng)的問題。
2工作原(yuán)理
　　超聲波在流(liu)體中傳播時其(qí)傳播速度要受(shou)到流體流速的(de)影⁉️響，通過測量(liàng)超聲波在流體(tǐ)中傳播速度可(ke)以檢測出流體(tǐ)的流速而換算(suàn)出流量來。使用(yòng)最廣泛的時差(chà)法超聲波❄️流量(liang)計（圖1）爲例，當超(chāo)聲波在流體中(zhong)傳播時順流方(fāng)向超聲波的傳(chuan)播速度會增⛱️、逆(ni)流方向則❓減小(xiǎo)，即同一🧑🏽‍🤝‍🧑🏻傳播距(ju)離就有不同的(de)傳播時間，再利(li)用傳播速度之(zhi)差與被測流體(ti)流速之㊙️關系求(qiú)取流速而換算(suan)流🌈量。即當超🔱聲(shēng)波束在管道内(nèi)水介質流動方(fang)向上的“上遊傳(chuán)感器”與“下流傳(chuan)感器”之間傳播(bō)時，水的流動會(huì)使超聲波的傳(chuan)播✊時間相對于(yu)靜态傳播産生(sheng)一個微小變化(huà)，并且這個傳播(bō)時間的變化與(yu)水的流速成正(zhèng)比，這就是時差(chà)式超聲波流量(liang)計的測量原理(lǐ)。

　　但(dan)目前超聲波流(liú)量計所存在的(de)缺點主要是可(ke)測流體📱的溫🙇‍♀️度(du)♈範圍受超聲波(bō)換能量及換能(néng)器與管道之間(jiān)的耦合材料耐(nai)溫程度的限制(zhì),以及高溫下被(bèi)測流🆚體傳聲速(su)度的原始數據(ju)不全，目前國産(chǎn)的超聲波流量(liàng)計理論值隻能(neng)用于測量150℃以下(xià)的流體，測量精(jing)度1%。一般供熱管(guan)道😄液體的流速(sù)常常是每秒0.5～3m，而(ér)聲波在液㊙️體中(zhōng)的傳播速度約(yuē)爲1500m/s左右，被測流(liú)體流速變化✨帶(dai)給聲速的變化(hua)量最大也是10-3數(shù)量級．若要1%正确(que)率，則對聲速的(de)測量正确率需(xu)求爲10-6數量級，因(yīn)此必須有較好(hǎo)的測量條件才(cai)能實現較高準(zhun)确值。其具體如(ru)下：
（1）正确選擇型(xing)号
超聲波流量(liàng)計這是超聲波(bō)流量計能夠正(zheng)常工作的基礎(chu)⛱️。這其中以介質(zhì)類型、工作壓力(lì)範圍、量程比、測(ce)量正确率等級(jí)、流量計的探頭(tóu)工作溫度的限(xian)制爲重要♍參數(shù)，如果選型不當(dang)或📐不适，或會造(zao)成流量🚩無法測(cè)量，或者使用不(bu)便等問題出現(xiàn)；
（2）合理安裝位置(zhi)
安裝不合理是(shi)超聲波流量計(jì)不能正常工作(zuo)的主要原因。安(an)裝🤞需要考慮位(wei)置正确性和方(fang)式的選則。确定(ding)位置時除保證(zhèng)足夠的上、下遊(you)直管段外，尤其(qí)⛱️要注意探頭（換(huàn)能器）盡量避開(kai)有強磁場電源(yuan)的場合如：配電(dian)室、變頻調速嚣(xiāo)、電焊🧑🏽‍🤝‍🧑🏻機等工作(zuò)區域；
（3）在安裝方(fang)式上，主要有對(dui)貼安裝方式和(hé)V方式、Z方式3種。
本(běn)主要使用時差(cha)式超聲波流量(liang)計，見圖2、圖3。


　　通常情況(kuang)下，管徑小于300mm時(shí)，采用V方式安裝(zhuāng)，管徑大于200mm時，即(ji)可以用V方式安(ān)裝又可以Z方式(shi)安裝的換能器(qi)🔞，但盡🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量選用Z方(fāng)式，因其聲波受(shou)介質幹擾。車間(jiān)及換熱站所固(gu)定流♋量計基本(běn)爲Z法安裝。
3現場(chang)應用
　　超聲波流(liu)量計使用注意(yi)事項：無論固定(ding)式或便攜式管(guan)道參數🛀輸入設(shè)置必須正确、與(yǔ)實際相符，否則(ze)流量計不🈲可能(neng)正常工作。安裝(zhuang)外夾式傳感器(qi)時要使用多🔴的(de)耦合✂️劑把傳感(gan)器粘貼在管✨道(dào)壁上，一邊察看(kàn)主機顯示的信(xìn)号強度和信号(hào)質量值，一邊在(zài)😄安裝點附近慢(man)慢移動傳感器(qi)直到收💚到最強(qiáng)的信🌂号和最大(da)的信号質量值(zhi)。管道🔴直徑越大(dà)，傳感器移動範(fan)圍越大。然後确(que)認安♻️裝距離是(shi)否與M25所給傳感(gan)❗器安裝距離相(xiang)吻合、傳感器是(shì)否安裝在管道(dào)軸線🐪的同一直(zhi)線上。如果信号(hào)強度總是0.00字樣(yang)說明流量⛷️計沒(mei)有收到超聲波(bō)信号，檢查參數(shù)（包括所有與管(guan)道有關的參數(shù)）是否輸入正确(què)、傳感器安裝方(fang)法選擇是否正(zhèng)确、上下探頭是(shi)否在管道水平(píng)線内無軸向夾(jiá)角、與管線貼緊(jǐn)并保證探頭與(yǔ)管🏃🏻‍♂️道♊貼合間有(you)足夠的耦合劑(jì)、是否離閥門彎(wan)頭太近、特别注(zhu)意鋼闆卷成的(de)管道，因爲此類(lei)管道不規則✏️會(hui)嚴重影響💚測量(liàng)。如果不是這些(xie)原因🔴，還是接收(shou)不到信号，隻好(hǎo)換另一測量點(dian)試試，或者選用(yòng)插入式傳感器(qi)。确認🐅流量計是(shi)否正常可靠的(de)工作：信号強度(dù)越大、信号✂️質量(liang)Q值越高，其顯示(shì)的流量值可信(xìn)度越高，流量計(jì)越能長時間可(ke)靠的工作。如果(guo)環境電磁幹擾(rǎo)太大或是接受(shou)信号太低，則顯(xiǎn)示的流量值可(kě)信度就低🏒，偏差(cha)值就大。
　　以前進(jin)車間爲例，車間(jian)爲了流量的準(zhǔn)确性先後在總(zong)出口上安裝2套(tào)流量計計算流(liu)量，以這2個流量(liàng)計進行比對，把(ba)便攜式流量計(ji)安裝在同樣工(gōng)況下進行測量(liàng)🌏。在同一時段的(de)工況下取3塊流(liú)量計數值，爲保(bao)證取值準确性(xing)分别多次取值(zhí)，其具體數值見(jian)表1。

　　表1中Z法（超聲(sheng)波）和 電磁流量(liàng)計 是前進車間(jiān)現場2塊總出水(shui)流量計儀表，都(dou)是固定式❓安☀️裝(zhuang)。V法（超聲波）爲便(bian)攜式流量計，在(zài)現場根據工況(kuang)臨時取點安🤩裝(zhuang)。經過比對發現(xiàn)便攜式流量計(jì)在❌現場測量與(yu)另⚽2塊表出現比(bi)較✌️大的偏差，這(zhe)對臨時測量管(guan)線流量的真實(shí)有效數據采集(ji)出現嚴重誤✂️差(chà)。
4分析
　　經過分析(xi)燃氣鍋爐設計(jì)最大出水流量(liang)爲1209m3/s允許超流量(liang)理論爲10%即1329m3/s，現場(chǎng)固定安裝的流(liu)量計都在理論(lun)值内🏃。如果以電(dian)磁流量計爲基(jī)準測量值，與Z法(fǎ)超聲波流量計(jì)測量曲線值吻(wěn)合，其測量誤差(chà)也在表測量精(jing)度範圍内（電磁(ci)流量計量正确(què)率（0.5%～21%），超聲波流量(liang)🥰計高（1%～2%））。現場工況(kuang)影響測量因素(sù)其水質🏃沒有發(fā)生變🌏化，現場測(cè)量時🚶間段沒有(yǒu)水處理水質相(xiàng)對平穩（水質的(de)變化對電磁流(liu)量計測量值影(ying)響比較大），鍋爐(lú)📱運行負荷沒有(yǒu)發生變化和調(diào)整，泵功率☔揚程(cheng)也沒有改變。
比(bǐ)對以上數據發(fa)現主要是便攜(xié)式流量計測量(liang)誤差比❓較大。實(shi)踐表明，固定Z方(fāng)式安裝的換能(neng)器超聲波信号(hào)強度高，測量的(de)信号穩定性也(ye)好于現場便攜(xié)式超聲波流量(liang)計，其測量誤差(cha)基本在允許範(fan)圍内，而便攜☁️式(shi)超聲波流量計(ji)經💃過多次調整(zheng)更換測量點也(yě)不能保證其數(shù)值💛的穩定性測(ce)量出現了較大(da)的誤差，其測量(liàng)值偏差較大💋，可(ke)信度較低。
5結論(lùn)
　　經過實際使用(yòng) 便攜式超聲波(bo)流量計 對于供(gong)熱管網流量調(diao)節數據測量有(you)一定的參考有(you)效性，其值👈受到(dao)不同環境安裝(zhuāng)調試都比固定(ding)式流量㊙️計測量(liàng)數據誤差大，主(zhu)要是其測量值(zhi)有表誤差。但是(shi)🥵其值有一定的(de)規律，如果想發(fa)揮其效率應結(jié)合現場工況，一(yī)是現場有固定(ding)式流量計表應(yīng)做好前期數據(ju)采集記錄工作(zuò)，發生流量突變(biàn)時，要利🛀🏻用便攜(xie)式超聲波流量(liang)計進行及時核(he)校比對數據，查(cha)清流量突變的(de)原因，弄📱清楚是(shì)儀🌂表發生故障(zhang)還是流量确實(shi)發生了變化；二(er)是對于臨時✉️測(ce)量點無固定式(shì)流量計的使用(yong)人員現場盡量(liang)滿足設⭕備測量(liàng)安裝需求，盡量(liang)減少人爲因素(su)幹擾，換能器的(de)安📐裝是影響測(ce)🔞量正确率的主(zhu)要關鍵因素，因(yīn)此現場📐應用應(ying)根據環境調試(shì)安裝，确保選位(wei)好、安裝好、測量(liang)準。便攜式超聲(sheng)波流量計使用(yong)㊙️效果好🤞壞取決(jué)于操作人員結(jie)合現場情況判(pàn)斷分析📞，需要人(ren)機配合經驗的(de)積累。

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