摘要(yào)：超聲波(bō)流量計(ji) 是這些(xie)年使用(yòng)較多的(de)儀表，随(suí)着廣泛(fan)的運用(yòng)在計量(liàng)領域🆚越(yue)來㊙️越重(zhong)要，對管(guan)網平衡(heng)調節發(fa)揮的作(zuo)用也越(yuè)來越大(da)。随着我(wo)國供熱(re)計量法(fa)推進，節(jiē)能标準(zhun)不斷提(ti)♋高，各項(xiang)能耗指(zhǐ)♋标不斷(duan)⭕壓縮，如(rú)‼️何能在(zai)保證供(gong)熱質量(liang)不下降(jiang)，實現節(jiē)能降耗(hào)。就需要(yào)對指标(biao)精🤞細化(huà)控制，如(rú)何使用(yong)好超♍聲(shēng)波流量(liang)計減小(xiǎo)其測量(liàng)👣誤差，修(xiū)正誤差(chà)值直接(jiē)關系到(dào)能耗指(zhǐ)标。針對(dui)超聲波(bo)流量計(ji)使用現(xian)⭕狀問題(tí)進行分(fen)析，并對(duì)其使用(yòng)進行探(tàn)索。
1前言(yán)
　　這些年(nian)來，随着(zhe)我國新(xin)技術的(de)長足發(fā)展及國(guó)家加大(da)🔴節能減(jian)排力度(dù)，吸收運(yun)用新技(ji)術，其中(zhong)超聲波(bō)流量計(ji)在供熱(re)管道測(ce)量獲得(de)了廣泛(fan)的運用(yòng)。超聲波(bō)流量計(ji)以其安(ān)🈲裝方便(bian)簡單方(fang)便,無機(jī)械損耗(hao)壽命長(zhang)等優點(diǎn),尤其是(shì)外夾式(shì)超聲波(bō)流量計(ji)安裝方(fāng)便，僅僅(jǐn)是附加(jia)在管外(wài)探頭來(lai)測量流(liu)量🐇。因此(cǐ)，對管道(dao)不需太(tài)多的處(chù)理（測點(dian)局部除(chu)鏽除漆(qi)），對管道(dào)密閉沒(mei)有壓力(lì)損失，相(xiàng)🔞比其它(tā)在線儀(yí)表，無需(xu)斷管處(chu)理，無任(ren)何擾流(liú)設備、機(jī)✉️械轉動(dong)設備，無(wú)需縮徑(jìng)、引流孔(kong)闆等，安(ān)裝方便(biàn)，洩露隐(yǐn)🔞患減少(shao)，在供熱(rè)系統領(lǐng)域有着(zhe)巨大的(de)應用潛(qian)力。
　　在對(duì)比現有(yǒu)的超聲(shēng)波流量(liang)計，其中(zhōng)有進口(kou)及國産(chan)流量計(jì)，安💚裝有(you)便攜式(shi)及固定(dìng)式，價格(gé)有幾千(qian)到幾萬(wan)流🏒量計(jì),通過數(shu)據🔴的實(shí)驗比較(jiao)不同型(xíng)号、不同(tóng)價格、不(bú)同安裝(zhuang)方式流(liú)量計其(qi)測量值(zhi)誤差。主(zhǔ)要以超(chao)聲波流(liú)量測量(liàng)中的現(xiàn)場應用(yòng)🤩效果探(tàn)讨❗現應(yīng)用超🐅聲(sheng)波流量(liang)計✍️對供(gong)熱管道(dao)中熱水(shui)流量進(jin)行測量(liang)的🏃問題(ti)。
2工作原(yuan)理
　　超聲(sheng)波在流(liu)體中傳(chuan)播時其(qí)傳播速(sù)度要受(shòu)到流體(ti)流速的(de)💋影👈響🌈，通(tōng)過測量(liàng)超聲波(bo)在流體(tǐ)中傳播(bō)速度♉可(ke)以檢測(cè)出流🏒體(tǐ)的流速(sù)而換算(suan)出流量(liàng)來。使用(yòng)最💯廣泛(fan)的時差(cha)法超聲(shēng)波流量(liàng)計（圖1）爲(wèi)例，當超(chao)聲波在(zai)☀️流體中(zhōng)傳播時(shi)順流方(fāng)向超聲(sheng)波的傳(chuan)播速度(du)會增♍、逆(nì)流方向(xiàng)則減小(xiǎo)，即同一(yi)傳播距(ju)離就有(yǒu)不同的(de)傳⛷️播時(shi)間，再利(lì)用傳播(bō)速度之(zhī)差與被(bei)測流體(tǐ)流速之(zhi)關系求(qiú)取流速(su)而換算(suan)流🏃量。即(jí)當超🔱聲(sheng)波束在(zai)管道内(nei)🈚水介質(zhi)流動方(fāng)向🚩上的(de)“上遊傳(chuán)感器”與(yǔ)“下流傳(chuan)感器”之(zhī)間傳✍️播(bo)時，水的(de)流動會(hui)使超聲(shēng)波的傳(chuan)播💘時間(jian)相對于(yú)靜态傳(chuan)播産生(sheng)一個微(wei)小變化(hua)，并且這(zhe)個傳播(bō)時間的(de)變化與(yǔ)水的流(liu)速成正(zheng)比，這就(jiu)是時差(cha)式超聲(shēng)波流量(liàng)計的測(cè)量原理(li)。

　　但(dàn)目前超(chao)聲波流(liu)量計所(suo)存在的(de)缺點主(zhu)要是可(ke)測流體(ti)⚽的🔞溫度(du)範圍受(shòu)超聲波(bo)換能量(liang)及換能(neng)器與管(guan)道之✨間(jian)的耦合(hé)材料耐(nài)溫程度(du)的限制(zhì),以及高(gao)溫下🐇被(bèi)測流體(tǐ)傳聲速(su)度的原(yuan)始數據(ju)不全，目(mù)前國産(chǎn)的超聲(shēng)波流量(liang)計理論(lùn)值隻能(neng)用⛷️于測(ce)量150℃以⛹🏻‍♀️下(xia)的流體(ti)，測量精(jing)度1%。一般(bān)供熱管(guǎn)道液體(ti)的流速(sù)常常是(shi)每秒⛹🏻‍♀️0.5～3m，而(ér)聲波在(zai)液體中(zhōng)的傳播(bō)速度約(yuē)爲1500m/s左右(you)，被測流(liu)體流速(sù)變化帶(dai)給聲速(sù)的變化(huà)量最大(da)也是10-3數(shu)量級．若(ruò)要🔴1%正确(que)率，則對(dui)聲速的(de)測量正(zhèng)确率需(xū)求爲10-6數(shù)量級，因(yin)此必須(xū)有較好(hao)的測量(liàng)條件才(cai)能實現(xiàn)較高準(zhǔn)确值。其(qi)具體如(ru)下：
（1）正确(què)選擇型(xing)号
超聲(sheng)波流量(liàng)計這是(shi)超聲波(bo)流量計(jì)能夠正(zheng)常工作(zuo)的基礎(chǔ)。這其中(zhōng)以介質(zhi)類型、工(gong)作壓力(lì)範圍、量(liang)程比、測(ce)量正确(què)率等級(jí)、流❤️量計(ji)的探頭(tou)工作溫(wēn)度的限(xiàn)制爲重(zhòng)要參數(shu)，如果選(xuan)型🔞不當(dang)或不适(shi)，或⭐會造(zào)成流量(liang)無法測(ce)量，或者(zhe)使用📞不(bú)便等問(wèn)題出現(xian)；
（2）合理安(an)裝位置(zhì)
安裝不(bú)合理是(shi)超聲波(bo)流量計(ji)不能正(zheng)常工作(zuò)的主要(yao)原因。安(an)裝需要(yào)考慮位(wei)置正确(que)性和方(fang)式的選(xuǎn)則㊙️。确定(dìng)位置🍉時(shí)除保證(zheng)🐆足夠的(de)上、下遊(you)直管段(duan)外，尤其(qí)要注意(yi)探頭（換(huàn)能器）盡(jìn)量避開(kai)有強磁(cí)場電源(yuán)的場合(hé)如：配電(diàn)室、變頻(pín)調速嚣(xiāo)、電焊機(jī)等工作(zuò)區域；
（3）在(zài)安裝方(fang)式上，主(zhu)要有對(duì)貼安裝(zhuang)方式和(hé)V方式、Z方(fang)式3種。
本(běn)主要使(shi)用時差(cha)式超聲(shēng)波流量(liang)計，見圖(tú)2、圖3。


　　通(tong)常情況(kuang)下，管徑(jing)小于300mm時(shí)，采用V方(fang)式安裝(zhuang)，管徑大(da)于🐆200mm時🏃🏻，即(ji)可以用(yong)V方式安(ān)裝又可(kě)以Z方式(shì)安裝的(de)換能器(qì)💘，但盡量(liang)選用Z方(fang)♉式，因其(qi)聲波受(shòu)介質幹(gan)擾。車間(jiān)及換熱(re)站所固(gù)定流🍓量(liang)計基本(ben)爲Z法安(an)裝。
3現場(chang)應用
　　超(chāo)聲波流(liú)量計使(shi)用注意(yì)事項：無(wu)論固定(ding)式或便(biàn)攜❌式⭕管(guǎn)道參數(shu)輸入設(shè)置必須(xū)正确、與(yǔ)實際相(xiang)符，否則(zé)💰流量計(ji)不可能(neng)📧正常工(gōng)作✔️。安裝(zhuāng)外夾式(shi)傳感器(qi)時要使(shi)用多的(de)耦合劑(ji)把傳感(gǎn)器粘貼(tie)在管道(dào)壁上，一(yi)邊察看(kan)主機顯(xian)示的信(xin)号強度(dù)和信号(hào)質量值(zhi)，一邊在(zai)安裝點(dian)附近🈲慢(man)慢移動(dong)傳感器(qi)直到收(shou)到最強(qiáng)的信号(hao)和最大(da)的信号(hào)質量值(zhí)。管道🏃🏻直(zhí)徑越大(da)，傳感器(qi)移動範(fàn)圍越☂️大(dà)。然後确(que)認安裝(zhuāng)距離是(shì)否與M25所(suǒ)給傳感(gan)器🤟安裝(zhuang)距離相(xiang)吻合♍、傳(chuan)感器是(shi)否安裝(zhuāng)在管道(dào)軸線的(de)同一直(zhí)線上。如(rú)果信号(hào)強度❤️總(zǒng)是0.00字樣(yang)說明㊙️流(liu)量計沒(méi)有收到(dào)超聲波(bō)信号，檢(jiǎn)查參數(shù)（包括👌所(suǒ)有與管(guǎn)道有關(guān)的參數(shù)）是否輸(shū)入正确(que)、傳感器(qì)安裝方(fang)法選擇(zé)是🔅否正(zheng)确、上下(xià)探頭是(shì)否在管(guǎn)道水平(píng)線内無(wú)軸向夾(jia)角、與🈲管(guǎn)線貼緊(jǐn)并保證(zhèng)探頭與(yǔ)管道貼(tie)合間有(you)足夠的(de)耦合劑(jì)🌈、是否離(lí)閥門彎(wan)頭太近(jìn)、特别注(zhu)意🐉鋼⁉️闆(pan)卷成的(de)管道，因(yīn)爲此類(lèi)管道不(bú)規則會(huì)嚴重影(yǐng)響測量(liang)🐇。如果不(bu)是這些(xie)原因，還(hai)是接收(shou)不到信(xìn)号，隻好(hǎo)換另一(yī)測量點(dian)試試，或(huò)者選用(yong)插入式(shi)傳感器(qì)。确認🈲流(liu)量計是(shì)否正常(chang)可靠的(de)工作：信(xìn)号強✨度(dù)越大、信(xin)号質量(liàng)Q值越高(gao)，其顯示(shì)的流量(liàng)值可信(xìn)度越高(gao)，流量計(ji)越能長(zhǎng)時間可(kě)靠的工(gōng)作。如果(guǒ)環境電(diàn)磁幹擾(rao)太大或(huò)是接受(shou)信号太(tai)低，則顯(xian)示的流(liú)量值可(kě)信度就(jiu)低，偏🔞差(cha)值就大(da)。
　　以前進(jìn)車間爲(wèi)例，車間(jiān)爲了流(liu)量的準(zhun)确性先(xian)後在💞總(zǒng)出口上(shang)安裝2套(tào)流量計(ji)計算流(liú)量，以這(zhè)2個流量(liàng)計進行(háng)比對🚩，把(ba)便攜式(shì)流量計(jì)安裝在(zai)同樣工(gong)況下進(jin)行測量(liang)㊙️。在同一(yi)時段的(de)工況下(xia)取3塊流(liú)量計數(shu)值，爲保(bǎo)證取值(zhí)準确性(xing)分别多(duo)次取值(zhi)，其具體(tǐ)數值見(jian)表1。

　　表1中(zhong)Z法（超聲(shēng)波）和 電(dian)磁流量(liang)計 是前(qián)進車間(jian)現場2塊(kuai)總出水(shuǐ)流量計(jì)儀表，都(dōu)是固定(dìng)式安裝(zhuāng)。V法（超聲(sheng)波）爲便(bian)攜式流(liú)量計，在(zài)現場根(gen)據工況(kuàng)臨時取(qu)點安🤩裝(zhuāng)。經過比(bǐ)👨‍❤️‍👨對發現(xian)便攜式(shì)流量計(ji)在現場(chang)測量與(yǔ)另2塊表(biǎo)出🔱現比(bi)較大的(de)偏差，這(zhè)對臨時(shí)測量管(guan)線流量(liàng)的真🔴實(shi)有效數(shù)據采集(ji)出現嚴(yán)重誤差(cha)。
4分析
　　經(jīng)過分析(xī)燃氣鍋(guō)爐設計(ji)最大出(chu)水流量(liàng)爲1209m3/s允許(xu)超流量(liàng)理論🏃🏻‍♂️爲(wei)10%即1329m3/s，現場(chǎng)固定安(an)裝的流(liu)量計都(dou)在理論(lùn)值内。如(rú)果以電(diàn)磁流量(liang)計爲基(jī)準測量(liang)值，與Z法(fǎ)超聲波(bō)流量計(jì)測量🈲曲(qu)線值吻(wen)合，其測(ce)量誤差(cha)也在表(biao)測🌈量精(jing)度範圍(wei)内（電磁(cí)流量計(ji)量正确(què)率（0.5%～21%），超聲(sheng)波流量(liang)計高（1%～2%））。現(xiàn)場工況(kuang)影響測(cè)量因素(su)其水質(zhì)沒有發(fā)生變化(huà)，現場測(ce)量時間(jiān)段沒有(yǒu)水處理(lǐ)水質相(xiang)對平穩(wen)（水質的(de)變化對(dui)電磁流(liú)量計㊙️測(ce)量值影(ying)響比較(jiào)大），鍋爐(lu)運行負(fù)荷沒有(yǒu)發生變(biàn)化和調(diào)整，泵功(gong)率🚩揚程(chéng)也沒有(yǒu)改變。
比(bǐ)對以上(shang)數據發(fā)現主要(yào)是便攜(xié)式流量(liang)計測量(liàng)誤差比(bǐ)較大。實(shi)踐表明(míng)，固定Z方(fang)式安裝(zhuang)的換能(néng)器超聲(shēng)波信号(hào)強度高(gāo)，測量♌的(de)信号穩(wen)定性也(ye)好于現(xiàn)場便攜(xie)式超🛀🏻聲(shēng)波流量(liàng)計，其測(cè)量誤差(chà)基本在(zai)允許範(fàn)圍内，而(ér)便攜式(shì)超聲波(bo)流量計(ji)經過多(duo)次調整(zhěng)更換測(cè)量點也(yě)不能🌂保(bao)證其數(shù)值🐕的穩(wen)定性測(cè)量出現(xiàn)了較大(dà)的誤差(cha)，其測量(liàng)值偏差(chà)較大，可(ke)信度較(jiao)低。
5結論(lùn)
　　經過實(shí)際使用(yòng) 便攜式(shi)超聲波(bō)流量計(jì) 對于供(gòng)熱管網(wǎng)流量調(diào)節數據(ju)測量有(you)一定的(de)參考✂️有(yǒu)效性，其(qí)值受到(dao)不同環(huán)境安裝(zhuāng)調試都(dōu)比固定(ding)式流量(liàng)🈲計測量(liàng)數據誤(wu)差大，主(zhu)要是其(qi)測量值(zhí)有表誤(wù)💘差。但是(shi)其值有(yǒu)一定的(de)規律，如(rú)果想發(fa)🈲揮其效(xiào)率應♻️結(jié)合現場(chǎng)⛱️工況，一(yi)是現場(chang)有固定(dìng)式流量(liàng)計表應(ying)做⁉️好前(qian)期數據(ju)🔴采集記(jì)錄工作(zuò)，發生流(liú)量❌突變(bian)時，要利(lì)用便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liàng)計進行(háng)及時核(hé)校比對(dui)數據🔞，查(cha)清流量(liang)突變的(de)原因，弄(nong)清楚是(shi)儀❓表發(fa)生故障(zhàng)還是流(liú)量确實(shi)發生了(le)變化；二(èr)是對于(yú)臨時測(cè)量點無(wú)固定式(shì)流量計(ji)的使用(yong)人員現(xiàn)場盡量(liàng)滿足設(shè)備測量(liàng)安裝需(xū)求，盡量(liang)🏃‍♀️減少人(rén)🍉爲因素(su)幹擾，換(huan)🌈能器的(de)安裝是(shì)影響測(cè)量正确(què)率的主(zhǔ)要關鍵(jiàn)因素，因(yīn)此現場(chǎng)🍓應用應(ying)根據環(huan)境調試(shì)安裝，确(que)保❌選位(wei)好、安裝(zhuāng)好、測❌量(liang)準。便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liang)計使用(yong)效果好(hao)壞取決(jue)于操作(zuo)人員結(jie)合現場(chang)情況判(pàn)斷分析(xī)，需要人(rén)機配合(he)💚經驗的(de)積累。

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