摘要(yào)：超聲波流量計(ji) 是這些年使用(yong)較多的儀表，随(suí)着廣泛的運用(yong)在計量‼️領💃域越(yue)💁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(wǒ)國供熱計量法(fǎ)推進，節能标準(zhun)不斷提高，各項(xiang)❓能耗指标不斷(duan)壓縮，如何能在(zai)保證👅供熱質量(liang)不下降，實現節(jiē)能降耗。就需要(yao)對指标精細化(hua)控制，如何使用(yong)好超聲波流量(liàng)計減小其測量(liàng)誤差，修正誤差(chà)值直接關系到(dao)能耗指标。針對(duì)超聲波流量計(jì)使用現狀問題(tí)進行分析，并對(dui)其使用進行✂️探(tan)索。
1前言
　　這些年(nián)來，随着我國新(xin)技術的長足發(fa)展及國家加大(dà)🌈節能💁減✍️排力度(du)，吸收運用新技(ji)術，其中超聲波(bo)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(biàn)簡單方便,無機(ji)械損耗壽命長(zhǎng)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(jia)在管外探頭來(lái)測量流量。因此(cǐ)，對管道不需太(tai)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(liú)設備、機✍️械轉動(dong)設備，無需縮徑(jìng)、引流孔闆等，安(ān)裝方便，洩露隐(yǐn)🤟患減少，在供熱(rè)系統領⁉️域有🌍着(zhe)巨大的應用潛(qián)力。
　　在對比現有(you)的超聲波流量(liàng)計，其中有進口(kou)及國産流📞量計(jì)🚩，安裝有便攜式(shi)及固定式，價格(ge)有幾千到幾萬(wàn)流量計⭕,通過數(shu)據的實驗比較(jiao)不同型号、不同(tóng)價格、不同🌍安裝(zhuang)方式流量計其(qi)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(liú)體中傳播時其(qí)傳播速度要受(shòu)到流體流🔞速🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的(de)影響，通過測量(liang)超聲波在流體(ti)中傳播速度可(ke)以檢測出流✉️體(tǐ)的流速而換算(suan)出流量來。使用(yong)最廣泛的時差(chà)法超聲波流量(liàng)計（圖1）爲例，當超(chāo)聲波在👄流體中(zhōng)傳播時順流方(fāng)向超聲波的傳(chuán)播速度會增❄️、逆(nì)流方向則減小(xiao)，即同一傳播距(jù)離就🥰有不同的(de)傳播時間，再利(lì)用傳播速度之(zhī)差與被測流體(ti)流速之關系求(qiu)取流速而換算(suan)流㊙️量。即當超聲(sheng)波束在管道🛀🏻内(nei)✏️水介質流動方(fāng)向🥰上的“上遊傳(chuan)感器”與“下流傳(chuan)感器”之間傳👌播(bo)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(bo)時間的變化與(yu)水的流👉速成正(zhèng)比，這就是時差(cha)式超聲波流量(liàng)計的測量原理(li)。

　　但(dàn)目前超聲波流(liu)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(neng)器與管道之間(jiān)的耦合材料耐(nài)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(chan)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(jīng)度1%。一般供熱管(guan)道液體的流速(su)常常是每秒0.5～3m，而(ér)聲波在液體🐆中(zhong)的傳播速度約(yuē)爲1500m/s左右，被測流(liú)體流速變化帶(dài)給聲⭕速的變化(hua)量最大也是10-3數(shù)量級．若要1%正确(què)率，則對聲速🔴的(de)測量正确率需(xū)求爲10-6數量級，因(yin)此必須有較好(hǎo)的測量條件🔴才(cái)能實現較高準(zhǔn)确💘值。其具體如(rú)下：
（1）正确選擇型(xíng)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(chǔ)⚽。這其中以介質(zhi)類型、工作壓力(lì)範圍、量程比、測(ce)量正确率等💰級(ji)、流量計的探頭(tou)工作溫度的限(xiàn)制爲重要參數(shù)，如果選型不當(dang)或不适，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)
安裝不合理是(shi)超聲波流量計(jì)不能正常工作(zuò)的主🍉要原因。安(ān)裝需要考慮位(wèi)置正确性和方(fāng)式的選則。确定(dìng)位置時除保證(zheng)足夠的上、下遊(yóu)直管段外，尤其(qi)🏃‍♀️要注意☂️探頭（換(huan)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(zuo)區域；
（3）在安裝方(fang)式上，主要有對(duì)貼安裝方式和(he)V方式、Z方式♋3種。
本(ben)主要使用時差(chà)式超聲波流量(liang)計，見圖2、圖3。


　　通常情況(kuàng)下，管徑小于300mm時(shi)，采用V方式安裝(zhuang)，管徑大于200mm時，即(ji)可以用V方式安(an)裝又可以Z方式(shi)安裝的換能器(qì)，但盡🔱量選❗用Z方(fang)式，因🙇🏻其聲波受(shou)介質幹擾。車間(jiān)及換熱站所固(gù)定流量計基本(ben)爲Z法安裝。
3現場(chǎng)應用
　　超聲波流(liu)量計使用注意(yì)事項：無論固定(ding)式或便攜式⭐管(guǎn)道參數輸入設(she)置必須正确、與(yu)實際相符，否則(ze)流量💔計不可能(néng)正常工作。安裝(zhuāng)外夾式傳感器(qi)時要使用多的(de)耦合劑把傳感(gǎn)器粘🧑🏾‍🤝‍🧑🏼貼在管道(dao)壁上，一邊察看(kàn)主機顯示的信(xin)号強度和信号(hào)質量值，一邊在(zài)安裝點附近慢(màn)慢移動傳感器(qì)直到收到最強(qiang)的信号和最大(dà)的信号質量值(zhí)。管道直徑越大(da)，傳感器移動範(fàn)圍越🧑🏾‍🤝‍🧑🏼大。然後确(que)認安裝距離是(shì)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(dao)軸線的同一直(zhí)♋線上。如果信号(hao)強度總是0.00字樣(yang)說明流量計沒(méi)有收到超聲波(bō)信号，檢查參數(shù)（包括所有與管(guǎn)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(shì)否在管道水平(píng)線内無軸向夾(jia)角、與㊙️管線貼緊(jin)并保證探頭與(yǔ)管道❄️貼合間有(yǒu)足夠的耦合劑(ji)、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(huì)嚴重影響測量(liàng)。如果不是這些(xiē)原因，還是接收(shou)不到信号，隻好(hao)換另一測量點(diǎn)試試，或者🚶‍♀️選用(yòng)🐅插入式傳感器(qì)。确認☎️流量計是(shì)否正常可靠的(de)工作：信号強度(dù)越大、信号質量(liàng)Q值越高，其顯示(shì)的流量🤟值可信(xìn)度越高，流量計(ji)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(shòu)信号太低，則顯(xian)示的流量值可(ke)信度就低🔞，偏差(chà)值就大。
　　以前進(jìn)車間爲例，車間(jiān)爲了流量的準(zhǔn)确性先後在✨總(zong)出口上安裝2套(tao)流量計計算流(liú)量，以這2個流量(liang)計進行比對，把(ba)便攜式流量計(ji)安裝在同樣工(gong)況下進行測量(liàng)。在同一時段的(de)🛀🏻工況下⚽取3塊流(liu)量計數值，爲保(bǎo)證取值準确性(xing)分别多次取值(zhi)，其具體數值見(jiàn)表1。

　　表1中Z法（超聲(shēng)波）和 電磁流量(liàng)計 是前進車間(jian)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(biàn)攜式流量計，在(zài)現場根據工況(kuàng)臨時取🔆點安❓裝(zhuāng)。經過比對發現(xiàn)便攜式流量計(ji)在現場測量與(yu)另2塊表出現比(bǐ)較大的偏差，這(zhè)對臨時測量管(guan)線流量的真實(shi)有效數據采集(jí)出現嚴重誤💋差(chà)。
4分析
　　經過分析(xī)燃氣鍋爐設計(jì)最大出水流量(liang)爲1209m3/s允許超流量(liàng)理論爲㊙️10%即1329m3/s，現場(chang)固定安裝的流(liú)量計都在理論(lùn)值内。如果㊙️以電(diàn)磁流😄量計爲基(ji)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(jīng)度範圍内（電磁(ci)流量計量正确(què)率（0.5%～21%），超♋聲波流量(liàng)計高（1%～2%））。現場工況(kuàng)影響測量因素(su)其水質沒有發(fā)生變化，現場測(ce)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(liú)量計測量值影(yǐng)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(bi)對以上數據發(fa)現主要是便攜(xie)式流量計測量(liang)誤差比較大。實(shí)🏒踐表明，固定Z方(fang)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(fàn)圍内，而便攜式(shi)超聲波流量計(jì)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(cè)量出現了較大(dà)的誤差，其測量(liang)值偏差較大，可(ke)信度較低。
5結論(lùn)
　　經過實際使用(yong) 便攜式超聲波(bō)流量計 對于供(gong)熱管網流量調(diào)節數據測量有(you)一定的參考有(yǒu)效🔴性，其值受到(dao)不同環境安裝(zhuang)調試都比固定(dìng)式流量計測量(liàng)數♋據誤差大，主(zhǔ)要是其測量值(zhí)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(jù)✏️采集記錄工作(zuò)，發生流量突變(bian)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(chá)清流量突變的(de)原因，弄清楚是(shi)儀表發生故障(zhang)還是流量确實(shí)發生了變化；二(er)是對于臨時測(cè)量點無固定式(shi)流量計的使用(yòng)人員現📞場盡量(liang)滿足設備測🚶量(liàng)安裝需求，盡量(liàng)👉減少人爲因素(su)幹擾，換能器的(de)安⛷️裝是影響測(cè)量正确率的✍️主(zhǔ)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(liàng)準。便攜🔆式超聲(sheng)波流量計使用(yong)效果好壞取決(jue)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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