摘要:管(guan)道材質(zhì)及管徑(jìng)在很大(da)程度上(shàng)影響超(chāo)聲波流(liu)量計 的(de)計量精(jīng)度。文章(zhāng)主要介(jie)紹了利(li)用實驗(yan)室現有(you)的液體(ti)流量标(biāo)準裝置(zhi)，對超聲(sheng)波流量(liàng)計在不(bu)同管道(dào)材質、不(bu)同管徑(jìng)的條🏒件(jiàn)下進行(háng)流量系(xi)數的修(xiu)正，以提(ti)高超聲(shēng)波流量(liang)計在現(xian)場校準(zhun)時的計(ji)量精度(du)。
1概述
　　超(chao)聲波流(liu)量計主(zhǔ)要由流(liu)量計表(biǎo)體、超聲(shēng)換能器(qì)及其安(ān)🔞裝部件(jian)、信号處(chù)理單元(yuan)和流量(liang)計算機(jī)組成。換(huàn)⁉️能器利(lì)用壓電(dian)🌍效應發(fā)射和接(jie)收聲波(bō)，通過檢(jiǎn)測流體(ti)對超💋聲(sheng)波(或超(chāo)聲脈沖(chòng))的影響(xiǎng)來測量(liàng)流體體(tǐ)積流量(liang)。其原理(lǐ)是:傳遞(di)的聲訊(xùn)号🍓穿過(guo)管道内(nei)流動的(de)👨‍❤️‍👨介質時(shí)，其傳遞(di)速度受(shou)介質流(liu)動速度(du)👣的影響(xiang)，聲訊😘号(hào)在2個傳(chuan)感器🔞之(zhi)間的傳(chuán)遞時🔞間(jian)取決于(yu)管道内(nèi)介質的(de)流速，一(yī)個聲訊(xùn)号通過(guo)上遊的(de)時間要(yào)比它通(tōng)🏃過下遊(yóu)的時間(jiān)長。這🚩個(ge)時間差(cha)值與管(guan)道内介(jie)質的流(liu)速成比(bi)例。通過(guò)測量這(zhe)個時間(jiān)差值就(jiu)可以得(dé)到管道(dao)内介質(zhi)的流速(su)，從而計(ji)算出流(liú)體的流(liu)量。
　　超聲(sheng)波流量(liang)計的優(you)點有:①适(shi)用于各(ge)種管徑(jing)流量的(de)😄測🐪量，流(liú)速和管(guan)徑越大(dà)，精度越(yue)高，②測量(liàng)範圍(量(liàng)程比😘)寬(kuān)，一般爲(wèi)🔴1:50;③無壓💁力(li)損失，可(kě)⛷️大大降(jiàng)低長輸(shū)管道增(zēng)壓的費(fei)用;④無可(kě)動部件(jian)，可雙向(xiang)測量。
　　但(dàn)是超聲(shēng)波流量(liàng)計也存(cun)在其自(zi)身不足(zu)，需要輸(shū)入的參(can)數比較(jiào)多，如被(bèi)校流量(liang)計配套(tao)管道的(de)材質、外(wai)徑、壁厚(hòu)、測🌈量介(jiè)✍️質類型(xíng)、介🏃🏻‍♂️質溫(wen)度等，此(cǐ)外，安裝(zhuang)方式、安(an)裝位置(zhi)等都會(huì)影響⭐到(dào)标準超(chāo)聲波流(liú)量計的(de)精度。之(zhī)前，已經(jīng)有相關(guan)專業人(ren)員🌐研究(jiū)了傳感(gan)器安裝(zhuāng)距離對(dui)超聲波(bo)流量計(ji)計量性(xing)能的影(ying)響和管(guan)道内徑(jìng)的不同(tóng)設置對(dui)超聲波(bō)流量計(ji)計量性(xing)能的影(ying)響。而本(běn)文主要(yào)根據多(duō)年來💃🏻現(xiàn)場校準(zhun)的經驗(yàn)以及本(běn)單位液(yè)體流量(liang)标準裝(zhuāng)置的口(kǒu)徑(DN15~DN250)，制作(zuò)了三套(tào)材質的(de)管道(分(fèn)别爲不(bú)鏽鋼、碳(tan)鋼和PVC，口(kǒu)徑分别(bie)爲DN15/DN50/DN100/DN150/DN200/DN250)(圖1)，分(fèn)别标定(dìng)不同管(guan)道材質(zhi)及不同(tong)管徑下(xia)标準♉超(chāo)聲波流(liu)量計的(de)流量修(xiū)正系數(shù)K，再把流(liu)量修正(zhèng)系數K應(yīng)用到現(xiàn)場校準(zhǔn)試驗中(zhong)，以提高(gao)在線校(xiao)🐅準的計(jì)量精度(du)。
 
2流量修(xiu)正系數(shù)K的标定(dìng)
2.1流量修(xiū)正系數(shù)K的定義(yi)
　　我們定(dìng)義流量(liàng)修正系(xì)數K爲标(biao)準流量(liàng)qs與超聲(sheng)波流量(liang)計顯示(shi)流量q的(de)比值，即(jí):
 
2.2被标定(dìng)的超聲(sheng)波流量(liàng)計
　　标定(ding)的超聲(sheng)波流量(liang)計爲0.5級(jí)、用于現(xian)場校準(zhǔn)其他被(bèi)💜校流量(liàng)計的标(biāo)準超聲(shēng)波流量(liang)計，此超(chao)聲波流(liu)量計含(han)有1對傳(chuán)感器(即(jí)超聲波(bō)探.頭)，測(cè)量範圍(wéi)爲DN15~DN400。
2.3液體(ti)流量标(biao)準裝置(zhi)(以下簡(jian)稱“裝置(zhi)”)
　　采用的(de)裝置爲(wei)0.05%、測量口(kou)徑爲DN15~DN250的(de)靜态質(zhi)量法液(ye)體流量(liàng)标準裝(zhuāng)🤞置。
2.4标定(dìng)方法
(1)将(jiāng)定做的(de)标準管(guǎn)道安裝(zhuang)到裝置(zhì).上。
(2)打開(kai)超聲波(bo)流量計(jì)，把相關(guan)參數(如(ru)管道材(cai)質、外徑(jing)、壁厚、粗(cū)糙度🧑🏽‍🤝‍🧑🏻、水(shui)溫等)設(she)置好，并(bìng)将探頭(tou)根據所(suǒ)得到的(de)安裝距(jù)‼️離安裝(zhuang)在⛹🏻‍♀️标準(zhun)管道上(shang)。
(3)啓動裝(zhuang)置，檢查(chá)密封性(xìng)，保證不(bú)漏後調(diào)節流量(liang)至所需(xu)流量點(diǎn)，待流量(liang)穩定後(hou)進行标(biāo)定。
(4)由于(yú)現場使(shǐ)用時超(chāo)聲波流(liu)量計的(de)流量值(zhí)爲顯示(shi)值，因此(ci)在實驗(yàn)室标定(ding)時，超聲(sheng)波流量(liang)計的流(liu)量值亦(yì)通🌈過讀(dú)數獲得(de)，設✨定每(měi)點每次(cì)标定的(de)時間爲(wèi)60s，在标定(dìng)時間内(nei)，每🔆隔10s讀(dú)取一個(gè)顯示值(zhí)，每次可(ke)以獲得(dé)6個數據(ju)，将這6個(ge)數據🔴去(qu)掉最大(da)和最小(xiǎo)值，剩餘(yu)4個做平(ping)均，得到(dào)該次的(de)超聲波(bo)流量計(ji)流量示(shi)值(q)ij，而标(biāo)準流量(liang)值(qs)ij由裝(zhuāng)置操作(zuò)軟件得(de)到，從而(er)算出Kij。
每(měi)點進行(háng)3次标定(ding)，從而得(de)到Ki;
 
　　根據(jù)超聲波(bō)流量計(ji)的特性(xing)，分别在(zài)以下5個(ge)點進行(hang)标定:5、2、1、0.5以(yi)及0.3m/s，得到(dào)各流量(liàng)點下的(de)Ki，從而算(suàn)出超聲(sheng)波流量(liang)計在該(gai)管道🤩材(cai)質及管(guan)徑下的(de)流量修(xiū)正系數(shù)K:
 
2.5流量修(xiu)正系數(shù)K
　　流量修(xiū)正系數(shù)K彙總表(biǎo)如表1所(suo)示，K折線(xiàn)圖如圖(tu)2所示。
 
2.6應(yīng)用舉例(li)
　　用标準(zhǔn)超聲波(bo)流量計(jì)現場校(xiào)準一台(tái)DN100的電磁(cí)流量計(ji)，管道材(cai)質爲碳(tan)鋼，超聲(sheng)波流量(liang)計顯示(shì)值爲qs=85.33m3/h，被(bèi)校電磁(ci)流量計(ji)顯⚽示值(zhi)🚶q=86.94m3/h。
2.6.1忽略不(bú)同材質(zhì)對K的影(ying)響
　　由于(yu)此前标(biāo)準超聲(shēng)波流量(liàng)計隻在(zài)DN100的不鏽(xiu)鋼管道(dao)上進行(hang)✂️檢定㊙️，沒(méi)做不同(tóng)材質的(de)流量修(xiū)正系數(shu)K實驗，則(zé)此♻️時K使(shǐ)用的是(shi)不鏽鋼(gang)材質的(de)值，爲1.0123，标(biāo)準超聲(shēng)波流量(liang)計顯示(shì)值爲q's=qsxK=86.38m3/h，則(zé)示值誤(wu)差♈E'爲:
 
2.6.2考(kao)慮不同(tong)材質對(dui)K的影響(xiǎng)
　　這種情(qing)況下應(yīng)該使用(yong)DN100、材質爲(wei)碳鋼的(de)K值，查上(shàng)表，得K=1.0181，那(na)麽标準(zhǔn)超聲波(bō)流量計(jì)顯示值(zhí)爲q"s=qsxK=86.87m3/h，此時(shí)示值誤(wù)差❌E"爲:
 
3使(shǐ)用流量(liang)修正系(xì)數K的注(zhù)意事項(xiang)
(1)對于現(xian)場校準(zhǔn)部分未(wei)在實驗(yàn)室标定(ding)過管徑(jing)的流量(liàng)計(如DN32、DN40、DN65、DN80等(deng))，可利用(yòng)實驗室(shì)标定過(guo)的相鄰(lín)兩個管(guan)徑的流(liu)量修正(zhèng)系🤩數K進(jin)行插值(zhi)得到。如(ru)現場校(xiào)準1台DN80，管(guan)道材質(zhì)爲不鏽(xiù)鋼的流(liú)量計，可(kě)🏃🏻‍♂️根據DN50和(he)DN100
的流量(liang)修正系(xi)數Kxo進行(háng)現行插(cha)值得到(dào):
 
(2)标準超(chāo)聲波流(liú)量計每(mei)年周檢(jian)時，需更(geng)新以上(shàng)流量修(xiū)正系數(shù)K彙總表(biao)。
4結束語(yu)
　　利用單(dan)位現有(you)的液體(ti)流量标(biao)準裝置(zhi)，對标準(zhǔn)超聲波(bo)流量計(ji)✌️進行了(le)比較全(quán)面的标(biāo)定，從标(biao)定的結(jie)果可以(yǐ)看出，流(liú)量修正(zhèng)系數并(bing)沒有一(yī)定的規(gui)律可尋(xún)。對于未(wèi)🛀能标定(ding)的管徑(jìng)🙇🏻，可通過(guò)線性插(cha)🤟值得到(dao)其流量(liang)修正系(xì)數。将标(biāo)定❄️得到(dào)的流量(liàng)修正系(xi)數用于(yú)現⛷️場校(xiao)準中，可(ke)提高在(zài)線校準(zhǔn)的計量(liàng)精度。

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