摘要：超(chao)聲波流量(liang)計 是這些(xie)年使用較(jiao)多的儀表(biao)，随着廣泛(fan)的運用在(zai)計量領域(yu)越👈來越重(zhong)要，對管網(wang)平衡調節(jie)發揮的作(zuo)用🐇也越🌐來(lai)越大。随着(zhe)我國供熱(re)計量法推(tui)進，節能标(biao)準不斷提(ti)💜高，各項能(neng)耗指标不(bu)斷壓縮，如(ru)何能在保(bao)證供熱質(zhi)量不下降(jiang)，實🔞現節能(neng)降耗。就需(xu)要對指标(biao)精🔆細化控(kong)制，如何使(shi)用好超🌈聲(sheng)波流量計(ji)減小其測(ce)量誤差，修(xiu)正誤差值(zhi)直接關系(xi)到能耗指(zhi)标。針對超(chao)聲波流量(liang)計使用現(xian)狀問題進(jin)行分析，并(bing)對其使用(yong)進行探索(suo)。
1前言
　　這些(xie)年來，随着(zhe)我國新技(ji)術的長足(zu)發展及國(guo)家加大節(jie)能減排力(li)度，吸收運(yun)用新技術(shu)，其中超聲(sheng)波流量計(ji)🧡在供🏃🏻‍♂️熱管(guan)道測量獲(huo)🌂得了廣泛(fan)的運用。超(chao)聲波流量(liang)計以其安(an)🤟裝方便簡(jian)單方便,無(wu)機械損耗(hao)壽命長等(deng)優點,尤其(qi)是外夾式(shi)超聲波流(liu)量計安裝(zhuang)方便，僅僅(jin)是附加在(zai)管外探頭(tou)來測量流(liu)量。因此，對(dui)管道不需(xu)太多的處(chu)理（測點局(ju)部除💔鏽除(chu)漆），對管道(dao)密閉沒有(you)壓力損失(shi)，相🙇🏻比其它(ta)🏃在線儀表(biao)🚩，無需斷管(guan)處理，無任(ren)何擾流設(she)備、機械轉(zhuan)動設備，無(wu)需❗縮徑、引(yin)流孔闆等(deng)，安裝方便(bian)，洩露隐患(huan)減少，在供(gong)熱系統領(ling)域有✊着巨(ju)大的應用(yong)潛力。
　　在對(dui)比現有的(de)超聲波流(liu)量計，其中(zhong)有進口及(ji)國産流量(liang)計🌈，安🌏裝有(you)便攜式及(ji)固定式，價(jia)格有幾千(qian)到幾萬流(liu)量計,通過(guo)數據的實(shi)驗比較不(bu)同型号、不(bu)同價格、不(bu)同💘安裝方(fang)🏒式流量計(ji)其測量值(zhi)誤差。主要(yao)以超聲波(bo)流量測量(liang)中的現場(chang)應用效果(guo)探讨現應(ying)用超聲波(bo)流量計對(dui)供熱管道(dao)中熱水流(liu)量進行測(ce)量的🤞問題(ti)。
2工作原理(li)
　　超聲波在(zai)流體中傳(chuan)播時其傳(chuan)播速度要(yao)受到流體(ti)流速的影(ying)響👉，通過測(ce)量超聲波(bo)在流體中(zhong)傳播速度(du)可以檢測(ce)出流體的(de)流速而換(huan)算出流量(liang)來。使用最(zui)廣泛的時(shi)差法超聲(sheng)波流量計(ji)（圖1）爲例，當(dang)超聲波在(zai)流體中傳(chuan)播時順流(liu)方向超聲(sheng)波的傳播(bo)速度會增(zeng)、逆流方向(xiang)則減小，即(ji)同一傳播(bo)距離就有(you)不同的傳(chuan)播時間，再(zai)利用傳播(bo)速度之差(cha)與被測流(liu)體流速之(zhi)關系求取(qu)㊙️流速而🧡換(huan)算流量。即(ji)當超🈲聲波(bo)束在管道(dao)内水介質(zhi)流動方向(xiang)💋上的“上遊(you)傳感器”與(yu)“下流傳感(gan)器”之間傳(chuan)播時，水的(de)流動會使(shi)🔱超聲波的(de)傳播時間(jian)相對于靜(jing)态傳播産(chan)生一個微(wei)小變化，并(bing)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼且這個傳(chuan)播時間的(de)變🔞化與水(shui)的流速成(cheng)正比，這就(jiu)是時差式(shi)🙇🏻超聲波流(liu)量計的測(ce)量原理。

　　但目(mu)前超聲波(bo)流量計所(suo)存在的缺(que)點主要是(shi)可測流體(ti)的溫🌈度🎯範(fan)圍受超聲(sheng)波換能量(liang)及換能器(qi)與管道之(zhi)🐉間的耦合(he)🎯材料耐溫(wen)程度的限(xian)制,以及高(gao)溫下被測(ce)流☔體傳聲(sheng)速度的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼原(yuan)始數據不(bu)全，目前國(guo)産的超聲(sheng)波流量計(ji)理論值隻(zhi)能用于測(ce)量150℃以下的(de)流體，測量(liang)精度1%。一般(ban)供熱管道(dao)液體的流(liu)速常常是(shi)每秒🏃‍♀️0.5～3m，而聲(sheng)波在液體(ti)中的傳播(bo)速度約爲(wei)1500m/s左右，被測(ce)流體流速(su)變化🛀🏻帶給(gei)聲速的變(bian)化量最大(da)也是10-3數量(liang)級．若💘要1%正(zheng)确率，則對(dui)聲速的測(ce)量正确率(lü)需求爲10-6數(shu)量級，因此(ci)必須有較(jiao)好的測量(liang)條件才能(neng)實現較高(gao)準确👨‍❤️‍👨值。其(qi)具體如下(xia)：
（1）正确選擇(ze)型号
超聲(sheng)波流量計(ji)這是超聲(sheng)波流量計(ji)能夠正常(chang)工作的基(ji)礎。這😍其中(zhong)以介質類(lei)型、工作壓(ya)力範圍、量(liang)程比、測量(liang)正确率等(deng)級、流量計(ji)🈚的探頭工(gong)作溫度的(de)限制爲重(zhong)要參數，如(ru)㊙️果選型不(bu)當或不适(shi)，或會造成(cheng)流量無法(fa)測量🤟，或者(zhe)使用不便(bian)等問題出(chu)現；
（2）合理安(an)裝位置
安(an)裝不合理(li)是超聲波(bo)流量計不(bu)能正常工(gong)作的主要(yao)原因。安裝(zhuang)需要考慮(lü)位置正确(que)性和方式(shi)的選則。确(que)定位置時(shi)除保證足(zu)夠的上、下(xia)遊直管段(duan)外，尤其🚶‍♀️要(yao)注意探頭(tou)（換能器）盡(jin)📧量避開有(you)強磁場電(dian)源的場合(he)如：配電室(shi)、變頻調🏃‍♂️速(su)嚣、電焊👌機(ji)等工作區(qu)域；
（3）在安裝(zhuang)方式上，主(zhu)要有對貼(tie)安裝方式(shi)和V方式、Z方(fang)式3種。
本主(zhu)要使用時(shi)差式超聲(sheng)波流量計(ji)，見圖2、圖3。


　　通常情(qing)況下，管徑(jing)小于300mm時，采(cai)用V方式安(an)裝，管徑大(da)于200mm時，即🔴可(ke)以用V方式(shi)安裝又可(ke)以Z方式安(an)裝的換能(neng)器，但盡量(liang)選🔞用Z方式(shi)，因其聲波(bo)受介質幹(gan)擾。車間及(ji)換熱站所(suo)固定流量(liang)計基本爲(wei)Z法📱安裝。
3現(xian)場應用
　　超(chao)聲波流量(liang)計使用注(zhu)意事項：無(wu)論固定式(shi)或便攜式(shi)管道參數(shu)🐅輸入設置(zhi)必須正确(que)、與實際相(xiang)符，否則流(liu)量計不可(ke)能🌐正常工(gong)作🐉。安裝外(wai)夾式傳感(gan)器時要使(shi)用多的耦(ou)合劑把傳(chuan)感器粘貼(tie)在管道壁(bi)上，一邊察(cha)看主機顯(xian)示的信号(hao)強度和🔆信(xin)号質量值(zhi)，一邊在安(an)裝點附近(jin)慢慢移動(dong)傳感器直(zhi)到收📧到最(zui)強的信号(hao)和最大的(de)信号質量(liang)值。管道直(zhi)徑越大，傳(chuan)感器移💰動(dong)範圍越🌂大(da)。然後确認(ren)安💋裝距離(li)是否與M25所(suo)給傳感器(qi)安裝距離(li)相吻合、傳(chuan)感器是否(fou)安裝在管(guan)道軸線的(de)同一直線(xian)上。如果信(xin)号強度☁️總(zong)是0.00字樣說(shuo)明💯流量計(ji)沒有收到(dao)超聲波信(xin)号，檢查參(can)數（包括所(suo)有與管道(dao)有關的參(can)數）是否輸(shu)入🥵正☁️确、傳(chuan)感器安裝(zhuang)方法選擇(ze)是✍️否正确(que)、上下探頭(tou)是否在管(guan)🔱道水平線(xian)内無軸向(xiang)夾角、與管(guan)線貼緊并(bing)保證探頭(tou)🔞與管道貼(tie)合間有足(zu)夠的耦合(he)劑、是否離(li)閥門彎頭(tou)太近、特别(bie)注意鋼闆(pan)卷成的管(guan)道，因爲此(ci)類管道不(bu)規則會嚴(yan)重影響測(ce)量。如果不(bu)是這些原(yuan)因，還是接(jie)收不到信(xin)号，隻好🌈換(huan)另一測量(liang)點試試，或(huo)者選用插(cha)入式傳感(gan)器。确認流(liu)量計是否(fou)正常可靠(kao)的工作：信(xin)号強度越(yue)大、信号質(zhi)量Q值越高(gao)，其顯示的(de)流量值可(ke)信度越高(gao)，流量計越(yue)能長時間(jian)可靠的工(gong)作。如果環(huan)境電磁幹(gan)擾☁️太大⛷️或(huo)是接受信(xin)号太低，則(ze)顯示的流(liu)量值可信(xin)度就低，偏(pian)差值就大(da)。
　　以前進車(che)間爲例，車(che)間爲了流(liu)量的準确(que)性先後在(zai)總出👈口👉上(shang)安⛱️裝2套流(liu)量計計算(suan)流量，以這(zhe)2個流量計(ji)進行比對(dui)，把便攜式(shi)✉️流量計安(an)裝在同樣(yang)工況下進(jin)🛀行測量。在(zai)同一時段(duan)的工況下(xia)取3塊流量(liang)計數值，爲(wei)保證取值(zhi)準确性分(fen)别多次取(qu)值，其具體(ti)數值見表(biao)🚩1。

　　表1中Z法（超(chao)聲波）和 電(dian)磁流量計(ji) 是前進車(che)間現場2塊(kuai)總出水流(liu)量計儀表(biao)，都是固定(ding)💃🏻式安裝。V法(fa)（超聲波）爲(wei)便攜式流(liu)量計，在現(xian)場根據工(gong)況臨時取(qu)點安裝。經(jing)過比對發(fa)現便攜式(shi)流量計在(zai)現場測量(liang)與另2塊表(biao)出現比較(jiao)大的偏差(cha)，這對臨時(shi)測量管線(xian)流量的真(zhen)實有效數(shu)據采集出(chu)現嚴重誤(wu)差。
4分析
　　經(jing)過分析燃(ran)氣鍋爐設(she)計最大出(chu)水流量爲(wei)1209m3/s允許超流(liu)量理論爲(wei)10%即1329m3/s，現場固(gu)定安裝的(de)流量計都(dou)在理論✊值(zhi)内。如果以(yi)電磁流量(liang)計爲基準(zhun)測量值，與(yu)Z法超聲波(bo)流量㊙️計測(ce)量👣曲線值(zhi)吻合，其🔆測(ce)量誤差也(ye)在表測⛱️量(liang)精度範🍓圍(wei)内（電磁流(liu)量計量正(zheng)确率（0.5%～21%），超聲(sheng)波流量計(ji)高（1%～2%））。現場工(gong)況影響測(ce)量因素其(qi)水質沒有(you)發生變⛹🏻‍♀️化(hua)，現場測量(liang)⭕時間段沒(mei)有水處理(li)水質相對(dui)平🚩穩（水質(zhi)的變化對(dui)電磁流量(liang)計🏃測量值(zhi)影㊙️響比較(jiao)大），鍋爐運(yun)❄️行負荷沒(mei)有發生變(bian)化和調整(zheng)，泵功率揚(yang)程也沒有(you)改變。
比對(dui)以上數據(ju)發現主要(yao)是便攜式(shi)流量計測(ce)量誤👈差比(bi)較大。實踐(jian)表明，固定(ding)Z方式安裝(zhuang)的換能器(qi)超聲波信(xin)号強度高(gao)，測量的信(xin)号穩定性(xing)也好于現(xian)場便👈攜式(shi)超聲波流(liu)量計，其測(ce)量誤差基(ji)本在允許(xu)範圍内，而(er)便攜式超(chao)聲波流量(liang)計經過多(duo)次調整更(geng)換測🏃🏻量點(dian)也不能保(bao)證其數值(zhi)的穩定性(xing)測量出現(xian)了較大的(de)誤差，其測(ce)量值偏差(cha)較大，可信(xin)度較低。
5結(jie)論
　　經過實(shi)際使用 便(bian)攜式超聲(sheng)波流量計(ji) 對于供熱(re)管網流量(liang)調節數據(ju)測量有一(yi)定的參考(kao)有⁉️效性，其(qi)值受到不(bu)同環境安(an)裝調試都(dou)比固定式(shi)流量計測(ce)量數據誤(wu)🌐差大，主要(yao)是其測量(liang)值有表誤(wu)差。但是其(qi)值有一定(ding)的規律，如(ru)果想發揮(hui)其效率應(ying)結合現場(chang)工況，一是(shi)現場有固(gu)定式流量(liang)💞計表應做(zuo)好前期數(shu)據采集記(ji)錄工作，發(fa)生流量突(tu)變時，要利(li)用便攜式(shi)超聲波流(liu)量計進行(hang)及時核校(xiao)比對數據(ju)✨，查清流量(liang)突變的原(yuan)因，弄清楚(chu)是儀💋表發(fa)生故障還(hai)是流量确(que)實發生了(le)變化；二是(shi)對于臨時(shi)💯測量點無(wu)固定式流(liu)量計的使(shi)用✊人員現(xian)✉️場盡量滿(man)足設備測(ce)量安裝需(xu)求，盡量減(jian)少人爲因(yin)素幹擾，換(huan)能器的安(an)裝是影響(xiang)測量正确(que)率的主要(yao)關鍵因素(su)，因此現場(chang)應用🔱應根(gen)據環境調(diao)試安裝，确(que)保選位好(hao)、安裝好、測(ce)量準。便攜(xie)🔞式超聲波(bo)流量計使(shi)用效果好(hao)🔞壞取決于(yu)操作人員(yuan)結合🍉現場(chang)情況判斷(duan)分析⁉️，需要(yao)人機配合(he)🙇‍♀️經驗的積(ji)累。

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