摘要(yào)：超聲波流量計 是(shi)這些年使用較多(duō)的儀表，随着廣泛(fan)的運用在計量🤩領(ling)域🧡越來越重要，對(duì)管網平衡調節發(fa)揮的作用也越來(lai)越🌐大。随🏃🏻着我國供(gòng)熱計量法推進，節(jie)能标準✊不斷提🐪高(gao)，各項能耗指标不(bú)斷壓縮，如何能在(zài)保證供熱質量不(bú)下降，實現節能降(jiàng)耗。就需要對指标(biāo)精細化控制，如何(he)使用好超⛱️聲波流(liu)量計減小其測量(liang)誤差，修正誤差值(zhi)直接關系到‼️能耗(hao)指标。針對超聲波(bō)流量計使用現狀(zhuang)問題進行分析，并(bìng)對其使用進行探(tan)索。
1前言
　　這些年來(lai)，随着我國新技術(shu)的長足發展及國(guo)家加大🐆節能♊減排(pái)力度，吸收運用新(xin)技術，其中超聲波(bo)流🈲量計👈在供💜熱管(guǎn)道測💰量獲得了廣(guǎng)泛的運用。超聲波(bo)流量計以其安裝(zhuāng)方便💰簡單方便,無(wú)機械損耗壽命長(zhang)等優點,尤其是外(wai)🧡夾式超聲波流量(liàng)計安裝方便，僅僅(jin)是附加☁️在管外探(tan)頭來測量流量。因(yin)此，對管道不需太(tài)多的處🏒理（測點局(jú)部除㊙️鏽除漆），對管(guan)道密閉沒有壓力(lì)損失，相比其它📧在(zai)線儀表，無需斷管(guan)處理，無任何擾流(liu)設備、機🛀械轉動設(shè)備，無需縮徑、引流(liu)孔闆等，安裝方便(biàn)，洩露隐患減少，在(zài)供熱系統領域有(yǒu)着巨大的應用潛(qian)力。
　　在對比現有的(de)超聲波流量計，其(qí)中有進口及國産(chan)流量計，安裝有便(biàn)攜式及固定式，價(jia)格有幾千到幾萬(wan)流量計,通過數據(jù)的實驗比較不同(tóng)型号、不同價格、不(bu)同安裝方式流量(liang)計其測量值誤差(cha)。主要以超聲波流(liú)量🌂測量中的現場(chǎng)應用效果探讨現(xiàn)應用超🐅聲波流量(liang)計對供熱管道中(zhōng)熱水流量進行測(cè)量的🔞問題。
2工作原(yuán)理
　　超聲波在流體(tǐ)中傳播時其傳播(bo)速度要受到流體(tǐ)流速的影響，通過(guo)測量超聲波在流(liú)體中傳播速度可(ke)以檢測出流體的(de)流速🚶‍♀️而換算出流(liu)量來。使用最廣泛(fàn)的時差法🔆超聲波(bo)流量計（圖1）爲例，當(dāng)超聲波在流體中(zhōng)傳播時順流方向(xiang)超聲波的傳播速(su)度會增🈲、逆流方向(xiang)則減小，即同一傳(chuan)播距離就有不同(tong)的傳💚播時間，再利(li)用傳播速度之差(chà)👅與被測流體流😄速(sù)之關系求取流速(sù)而💁換算流量。即當(dāng)超聲波束在管道(dào)🍓内水介質流動方(fang)向上的“上遊傳感(gǎn)器”與✊“下流傳感器(qì)”之間傳播時，水的(de)流🐇動會使超聲波(bō)的傳播時間💋相對(duì)于靜态傳播産生(shēng)一個微小變化，并(bìng)且這個傳⛷️播時間(jian)的變化與水的流(liu)速🔞成正比，這就是(shì)時差式超聲📧波流(liu)量計的測量原理(lǐ)。

　　但目前(qian)超聲波流量計所(suo)存在的缺點主要(yào)是可測🥰流體🌏的溫(wen)度範圍受超聲波(bō)換能量及換能器(qì)與管💃道之㊙️間的耦(ou)合材料耐溫程度(dù)的限制,以及高溫(wēn)下被測流❤️體傳聲(shēng)速度的原始數據(ju)不全，目前國産的(de)超聲波流量計理(lǐ)論值隻能用于測(cè)量150℃以下的流體⛹🏻‍♀️，測(cè)量精度1%。一般供熱(rè)管道液體的流速(sù)常常是每秒0.5～3m，而聲(shēng)波在液🈲體中的傳(chuan)播速度約爲1500m/s左右(yòu)，被測流體流速變(bian)化帶給聲速的變(bian)化量最大✌️也是10-3數(shu)量級．若要1%正确率(lǜ)，則對聲速👨‍❤️‍👨的測量(liàng)正确率需求爲10-6數(shu)量級🆚，因此必須有(yǒu)較好的測量條件(jiàn)才能實現較高準(zhun)确值。其具體如下(xià)：
（1）正确選擇型号
超(chao)聲波流量計這是(shi)超聲波流量計能(neng)夠正常工作的🔴基(jī)礎。這其中以介質(zhì)類型、工作壓力範(fan)圍、量程比♻️、測量正(zheng)确率等級、流量計(ji)的探頭工作溫度(dù)的限制爲重要📞參(can)數，如果選型不當(dang)或不适，或會造成(cheng)流量無法測量，或(huò)者使用不便等問(wèn)👈題出現；
（2）合理安裝(zhuang)位置
安裝不合理(lǐ)是超聲波流量計(jì)不能正常工作的(de)主要原🔅因。安裝需(xu)要考慮位置正确(què)性和方式的選則(ze)。确定位置♉時除⛷️保(bao)證足夠♻️的上、下遊(yóu)直管段外，尤其要(yao)注意探頭（換🚶能器(qi)）盡量避開🌈有強磁(ci)💃場電源的場合如(rú)：配電室、變頻調🏃速(su)嚣、電焊機等工作(zuo)區域；
（3）在安裝方式(shi)上，主要有對貼安(ān)裝方式和V方式、Z方(fāng)式3種。
本主要使用(yòng)時差式超聲波流(liu)量計，見圖2、圖3。


　　通(tōng)常情況下，管徑小(xiao)于300mm時，采用V方式安(ān)裝，管徑大于200mm時🧡，即(jí)可以用V方式安裝(zhuang)又可以Z方式安裝(zhuāng)的換能器，但盡量(liàng)選用Z方式，因其聲(shēng)🏃🏻‍♂️波受介質幹擾。車(che)間及換熱站所固(gù)定流量計基本爲(wei)Z法安裝。
3現場應用(yong)
　　超聲波流量計使(shǐ)用注意事項：無論(lun)固定式或便攜式(shì)管道參數輸入設(shè)置必須正确、與實(shí)際相符，否則流量(liang)計不可能正常工(gōng)作。安裝外夾式傳(chuán)感器時要使用多(duo)的耦合劑把傳感(gǎn)器粘貼在管道壁(bi)上，一邊💋察看主機(ji)顯示的信号強度(du)和🚶信号質量值，一(yī)邊在✔️安裝點附近(jin)慢慢移動傳🔴感器(qi)直到收到最強的(de)信号和最大的信(xin)号質量值。管道直(zhí)徑越大，傳感✔️器移(yi)動範圍越大。然後(hou)💰确認安裝距離是(shì)否與M25所給傳感器(qì)安裝距離相吻合(hé)、傳感器是否安裝(zhuāng)在管道軸線的同(tong)一直線上。如果信(xin)💛号強度總是0.00字樣(yàng)說明流量計沒有(you)收到超聲波信号(hao)，檢查參數（包括🙇🏻所(suo)有與管道有關的(de)參數）是否輸入正(zhèng)确、傳感器安裝方(fang)法選擇是否正确(que)、上下探頭是否在(zai)管道水平線内無(wú)軸♉向夾角、與管線(xiàn)貼緊并保證探頭(tou)與管道貼合間有(yǒu)足夠的耦合劑、是(shi)否離閥門彎頭太(tài)近、特别注意鋼闆(pan)卷成的管道，因爲(wei)此類管道不規則(ze)會嚴重影響測量(liàng)。如果不是這些原(yuan)因，還是接收不到(dao)信号，隻好換另一(yi)測量點試試，或者(zhě)選用插入式傳感(gǎn)😍器。确認流量計是(shì)否正常可靠的工(gōng)作：信号強🌍度越大(da)、信号質量Q值越高(gāo)，其顯示的流量😄值(zhi)可信度越高，流量(liang)⛷️計越能長時間可(kě)靠的工作。如果環(huán)境電磁幹擾太大(dà)或是接受信号太(tai)低，則顯示的流量(liàng)值可信度就低，偏(piān)差值就大。
　　以前進(jin)車間爲例，車間爲(wèi)了流量的準确性(xìng)先後在總出口上(shàng)安裝2套流量計計(jì)算流量，以這2個流(liú)量計進行比對🈲，把(bǎ)便攜式流量計安(ān)裝在同樣工況下(xia)進行測量。在同一(yi)🐕時段的工況下取(qu)3塊流量計數值，爲(wèi)🌏保證取值準确性(xìng)分别多次取⭐值，其(qi)具體♈數值見表1。

　　表(biao)1中Z法（超聲波）和 電(diàn)磁流量計 是前進(jìn)車間現場2塊總出(chū)水流量計儀表，都(dou)是固定♋式安裝🈲。V法(fǎ)（超聲波）爲便攜式(shì)流量計，在現場根(gen)據工😄況臨☂️時取點(diǎn)安裝。經過比對發(fā)現便攜式流量計(ji)在🛀🏻現場測量與另(lìng)❤️2塊表出現比較大(dà)的偏差，這對臨時(shí)㊙️測量管線流量的(de)真實有效數據采(cai)集出現嚴重誤差(chà)。
4分析
　　經過分析燃(ran)氣鍋爐設計最大(da)出水流量爲1209m3/s允許(xu)超流🏃‍♂️量理論爲10%即(ji)1329m3/s，現場固定安裝的(de)流量計都在理論(lùn)值内。如果以電磁(cí)流量計爲基準測(ce)量值，與Z法超聲波(bo)流量計測量🌈曲線(xiàn)值吻合，其測量誤(wu)差也在表測量精(jīng)度範圍内（電磁流(liu)量計量正确率（0.5%～21%），超(chāo)聲波流量計高（1%～2%））。現(xian)場工況影響測量(liang)🐉因素其水質⭐沒有(yǒu)發生變🌈化，現場測(ce)量時間段沒有水(shuǐ)處理水質相對平(píng)穩（水👈質的變化對(dui)電磁流量計♊測量(liang)值影響比較大），鍋(guō)爐運行負荷沒有(you)發生變化和調整(zheng)，泵功率揚程也沒(méi)有改變。
比對以上(shang)數據發現主要是(shi)便攜式流量計測(cè)量誤差比較💁大❤️。實(shí)踐表明，固定Z方式(shi)安裝的換能器超(chao)聲波信号強度高(gao)，測量的信🐇号穩定(ding)性也好于現場便(bian)攜式超聲波流量(liàng)計，其測量誤差基(jī)本在允許範圍内(nei)，而便攜式超聲波(bo)👅流量計經過多次(cì)調整更換測量點(dian)也不能保證其數(shu)值的穩定性測量(liàng)出現了較大的誤(wù)差，其測量值偏差(cha)較大♊，可信度較低(dī)。
5結論
　　經過實際使(shǐ)用 便攜式超聲波(bo)流量計 對于供熱(rè)管網流量調節數(shu)據測量有一定的(de)參考有效性，其值(zhi)受到不同環境安(an)裝調試都比固定(ding)式流量🈚計測🔞量數(shu)據誤⛱️差大，主要是(shì)其測量值有表誤(wu)差。但是其值有一(yī)定的規律，如⚽果想(xiang)發揮其效率應結(jie)合現場工況，一是(shì)🏃🏻現場有固定式流(liú)量計表應做好前(qián)期數據采集記錄(lù)工作，發生流量突(tu)變時，要利⭐用便攜(xié)式超聲波流量計(ji)進行及時核校比(bi)對數據🌍，查清流量(liàng)🔴突變的原因，弄清(qīng)楚是儀表發生故(gu)障還是流量确實(shi)發生了變化；二是(shì)對于臨時㊙️測量點(dian)無固定式流量計(ji)的使用人員現場(chang)盡量滿足設⁉️備測(cè)✍️量安裝需求，盡量(liàng)減少人爲因素幹(gàn)擾，換能器的安🙇🏻裝(zhuāng)是影響測量正确(què)率的主👉要關鍵因(yin)素，因此現場應用(yong)應根據環境調試(shi)安☀️裝，确保選位好(hao)、安裝好、測量準。便(biàn)攜🙇‍♀️式超聲波流量(liang)計使用效果㊙️好壞(huài)取決于操作人員(yuán)結合現場情況判(pàn)斷分析，需要人機(ji)配✌️合經驗的積累(lei)。

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