摘要:管道材質(zhi)及管徑在很大(dà)程度上影響超(chao)聲波流量計 的(de)計量精度。文章(zhang)主要介紹了利(lì)用實驗室現有(yǒu)的💃🏻液體流👣量标(biāo)準裝置，對超聲(sheng)波流量計在不(bú)同管道材質、不(bu)同💜管徑的條🚶‍♀️件(jian)下進行流量系(xì)數的修正，以提(ti)高超聲波流量(liang)計在現場校㊙️準(zhǔn)時的計量精度(dù)。
1概述
　　超聲波流(liu)量計主要由流(liu)量計表體、超聲(sheng)換能器及其👅安(an)裝部件、信号處(chu)理單元和流量(liàng)計算機組成。換(huan)能器利用壓電(diàn)🔴效應發射和接(jie)收聲波，通過檢(jiǎn)測流體對超聲(sheng)波(或超聲脈🏃🏻沖(chong))的影響來測量(liang)流體體積流量(liàng)。其原♋理是:傳遞(di)的聲訊号穿過(guò)管道内流動的(de)✨介質時，其傳遞(di)速度受介質流(liú)動速度的影響(xiǎng)，聲訊🚶号在2個傳(chuan)感器之間的傳(chuán)遞時間取決于(yu)管道🈲内介質的(de)流速📧，一個聲⁉️訊(xùn)号通過上遊的(de)時間要比它通(tōng)過下遊的時間(jian)長。這個時間差(chà)值與管道内介(jiè)質的流速成比(bi)例。通過測量🎯這(zhè)個時間差值就(jiu)可以🛀🏻得到♈管道(dao)内介質的流速(sù)，從而💁計算出流(liú)體的😄流量。
　　超聲(shēng)波流量計的優(yōu)點有:①适用于各(ge)種管徑流量的(de)測量，流速和管(guan)徑越大，精度越(yuè)高，②測量範圍(量(liàng)程比)寬，一般爲(wèi)🌈1:50;③無壓力損♻️失，可(kě)大大降低長輸(shu)管道增壓的費(fei)用;④無可動部件(jiàn)，可❓雙向測🔴量。
　　但(dan)是超聲波流量(liàng)計也存在其自(zì)身不足，需要輸(shū)入的👣參數比🙇‍♀️較(jiao)🔞多，如被校流量(liàng)計配套管道的(de)材質、外徑、壁🙇‍♀️厚(hòu)、測量介質類型(xíng)、介質溫度等，此(cǐ)外，安裝方式🙇‍♀️、安(an)裝位置等都會(hui)影響到标準超(chāo)聲波流量計的(de)精🌏度。之前，已經(jing)有相關專業人(ren)員研究了傳感(gan)器安裝距離對(duì)超聲波流量計(ji)計🌍量性能的影(yǐng)響和管道内🔞徑(jing)的不同設置對(duì)超聲波流量計(ji)計量性能的影(yǐng)響。而本文主要(yao)根據多年來💘現(xian)場校準的經驗(yàn)以及本🏃‍♀️單位液(yè)體流量标準裝(zhuāng)置的口徑(DN15~DN250)，制作(zuo)了三套材質的(de)管道(分别爲不(bú)鏽鋼📐、碳鋼和PVC，口(kou)徑分别爲DN15/DN50/DN100/DN150/DN200/DN250)(圖1)，分(fèn)别标定不同管(guan)道材質及不同(tong)管徑下标準超(chao)聲波流量計的(de)流量修正系數(shù)K，再把🏃🏻‍♂️流量修正(zheng)系數K應用到🔅現(xian)場📐校準試驗中(zhong)，以提高在線校(xiào)準的計量精度(du)。
 
2流量修正系數(shù)K的标定
2.1流量修(xiu)正系數K的定義(yì)
　　我們定義流量(liang)修正系數K爲标(biao)準流量qs與超聲(sheng)波流量計顯示(shi)流量q的比值，即(jí):
 
2.2被标定的超聲(sheng)波流量計
　　标定(dìng)的超聲波流量(liàng)計爲0.5級、用于現(xiàn)場校準其他被(bei)☂️校流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量計的标(biao)準超聲波流量(liang)計，此超聲波流(liu)量計含有1對傳(chuán)感器(即超🔴聲波(bo)探.頭)，測量範圍(wéi)爲DN15~DN400。
2.3液體流量标(biao)準裝置(以下簡(jiǎn)稱“裝置”)
　　采用的(de)裝置爲0.05%、測量口(kou)徑爲DN15~DN250的靜态質(zhi)量法液體流量(liang)标🚩準裝置。
2.4标定(ding)方法
(1)将定做的(de)标準管道安裝(zhuāng)到裝置.上。
(2)打開(kai)超聲波流量計(ji)，把相關參數(如(rú)管道材質、外徑(jing)💃、壁厚、粗糙⛱️度、水(shuǐ)溫等)設置好，并(bìng)将探頭根據所(suo)得到🏃🏻‍♂️的安裝距(jù)離安裝在标準(zhǔn)管道上。
(3)啓動裝(zhuang)置，檢查密封性(xìng)，保證不漏後調(diao)節流量至所需(xu)流量點，待流量(liàng)穩定後進行标(biao)定。
(4)由于現場使(shǐ)用時超聲波流(liu)量計的流量值(zhi)爲顯示值，因🌈此(cǐ)在實驗室标定(dìng)時，超聲波流量(liàng)計的流量值亦(yi)通過讀數獲得(dé)，設定每點每次(ci)标定的時間爲(wèi)60s，在🔞标定時間内(nei)，每🤟隔10s讀取一個(ge)顯示值，每次可(kě)以獲得6個數據(jù)，将這6個數據去(qù)掉最大和最小(xiao)值，剩餘4個做平(píng)均，得到該🐪次的(de)超聲波🏃‍♀️流量計(jì)流量示值(q)ij，而标(biao)準流量值(qs)ij由裝(zhuāng)‼️置操作軟件得(dé)到，從而算出Kij。
每(měi)點進行3次标定(dìng)，從而得到Ki;
 
　　根據(jù)超聲波流量計(ji)的特性，分别在(zài)以下5個點進行(hang)标定:5、2、1、0.5以🏃🏻及0.3m/s，得到(dào)各流量點下的(de)Ki，從而算出超聲(sheng)波流量計在該(gāi)管道材質及管(guan)徑下的流量修(xiū)正系數K:
 
2.5流量修(xiū)正系數K
　　流量修(xiu)正系數K彙總表(biǎo)如表1所示，K折線(xiàn)圖如圖2所示。
 
2.6應(yīng)用舉例
　　用标準(zhǔn)超聲波流量計(ji)現場校準一台(tái)DN100的電磁流量計(jì)，管🙇‍♀️道材質🙇🏻爲碳(tàn)鋼，超聲波流量(liang)計顯示值爲qs=85.33m3/h，被(bei)校電磁流量計(ji)顯示值q=86.94m3/h。
2.6.1忽略不(bu)同材質對K的影(yǐng)響
　　由于此前标(biāo)準超聲波流量(liang)計隻在DN100的不鏽(xiù)鋼管道上進行(hang)檢定，沒做不同(tong)材質的流量修(xiū)正系數K實驗，則(zé)此時K使用的🍓是(shì)不鏽鋼材質的(de)值，爲1.0123，标準超聲(sheng)波🔅流量計顯示(shi)值爲q's=qsxK=86.38m3/h，則示㊙️值誤(wù)差E'爲:
 
2.6.2考慮不同(tóng)材質對K的影響(xiǎng)
　　這種情況下應(ying)該使用DN100、材質爲(wei)碳鋼的K值，查上(shàng)表，得K=1.0181，那麽标準(zhǔn)超聲波流量計(jì)顯示值爲q"s=qsxK=86.87m3/h，此時(shi)示值誤差E"爲:
 
3使(shǐ)用流量修正系(xi)數K的注意事項(xiang)
(1)對于現場校準(zhun)部分未在實驗(yan)室标定過管徑(jìng)的流量計(如DN32、DN40、DN65、DN80等(děng))，可利用實驗室(shì)标定過的相鄰(lín)兩個管徑的流(liú)🏒量修正系數K進(jin)行插值得到。如(ru)現場校準1台DN80，管(guan)道材質爲不鏽(xiu)鋼的流量計，可(kě)根據DN50和DN100
的流量(liàng)修正系數Kxo進行(háng)現行插值得到(dao):
 
(2)标準超聲波流(liú)量計每年周檢(jian)時，需更新以上(shang)流量修正系🐇數(shù)🐕K彙👄總表。
4結束語(yu)
　　利用單位現有(you)的液體流量标(biāo)準裝置，對标準(zhun)超聲波流量計(ji)進行了比較全(quan)面的标定，從标(biāo)定的結果🥰可以(yǐ)看出，流量修正(zhèng)系數并沒有一(yi)定的規律可尋(xun)。對于未能标定(dìng)的管徑💞，可通過(guò)線性插值得到(dao)其流量修正系(xi)數。将标定得到(dao)的流量修正系(xi)👉數用于現場校(xiào)準中，可提高在(zài)線校🙇🏻準的計量(liang)精度。

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