摘(zhai)要：超(chao)聲波(bo)流量(liang)計 是(shi)這些(xie)年使(shi)用較(jiao)多的(de)儀表(biao)，随着(zhe)廣泛(fan)的運(yun)用在(zai)計💋量(liang)領域(yu)越‼️來(lai)越重(zhong)要，對(dui)管網(wang)平衡(heng)調節(jie)發揮(hui)的作(zuo)用♻️也(ye)越來(lai)越大(da)。随着(zhe)我國(guo)供熱(re)計量(liang)法推(tui)進，節(jie)能标(biao)準不(bu)斷提(ti)高，各(ge)項能(neng)耗指(zhi)标不(bu)斷壓(ya)縮，如(ru)何能(neng)在保(bao)證供(gong)熱質(zhi)量🍓不(bu)下降(jiang)，實現(xian)節能(neng)降耗(hao)。就需(xu)要對(dui)指标(biao)精細(xi)化控(kong)制，如(ru)何使(shi)用好(hao)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)減小(xiao)其測(ce)量♻️誤(wu)差，修(xiu)正誤(wu)差值(zhi)直接(jie)關系(xi)到能(neng)耗指(zhi)标。針(zhen)對超(chao)聲波(bo)流量(liang)計⭐使(shi)用現(xian)狀問(wen)題進(jin)行分(fen)析，并(bing)對其(qi)使用(yong)進行(hang)㊙️探索(suo)。
1前言(yan)
　　這些(xie)年來(lai)，随着(zhe)我國(guo)新技(ji)術的(de)長足(zu)發展(zhan)及國(guo)家加(jia)🌈大節(jie)能減(jian)排力(li)度，吸(xi)收運(yun)用新(xin)技術(shu)，其中(zhong)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)在供(gong)熱管(guan)🔴道測(ce)量獲(huo)得了(le)廣泛(fan)的運(yun)用。超(chao)聲波(bo)流量(liang)計以(yi)其安(an)裝方(fang)便簡(jian)單方(fang)🔆便,無(wu)機械(xie)損耗(hao)壽命(ming)長等(deng)優點(dian),尤其(qi)是外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)🈚安裝(zhuang)方便(bian)，僅僅(jin)是附(fu)加🏃‍♂️在(zai)管外(wai)探頭(tou)來測(ce)量流(liu)量。因(yin)此，對(dui)管道(dao)♈不需(xu)太多(duo)的💯處(chu)理（測(ce)點局(ju)部除(chu)鏽除(chu)漆），對(dui)管道(dao)密閉(bi)沒有(you)壓力(li)損失(shi)，相比(bi)其它(ta)在線(xian)儀表(biao)，無需(xu)斷管(guan)處理(li)，無任(ren)何擾(rao)流設(she)備、機(ji)械轉(zhuan)動設(she)備，無(wu)需縮(suo)徑、引(yin)流孔(kong)闆等(deng)，安裝(zhuang)方便(bian)，洩露(lu)隐患(huan)減少(shao)，在供(gong)熱系(xi)統領(ling)域有(you)🌐着巨(ju)大的(de)應用(yong)潛力(li)。
　　在對(dui)比現(xian)有的(de)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)，其中(zhong)有進(jin)口及(ji)國産(chan)流量(liang)計，安(an)裝有(you)便攜(xie)式及(ji)固定(ding)式，價(jia)格有(you)幾千(qian)到幾(ji)萬流(liu)量計(ji),通過(guo)🔞數據(ju)的實(shi)驗比(bi)較不(bu)同型(xing)号、不(bu)同價(jia)格、不(bu)同安(an)裝方(fang)式流(liu)量🌏計(ji)其測(ce)量值(zhi)誤♉差(cha)。主要(yao)以超(chao)聲波(bo)流量(liang)測量(liang)中的(de)現場(chang)應用(yong)效果(guo)探讨(tao)現應(ying)用超(chao)❄️聲波(bo)流量(liang)計對(dui)供熱(re)管道(dao)中熱(re)水流(liu)量進(jin)行測(ce)量的(de)問題(ti)。
2工作(zuo)原理(li)
　　超聲(sheng)波在(zai)流體(ti)中傳(chuan)播時(shi)其傳(chuan)播速(su)度要(yao)受到(dao)流體(ti)流速(su)的影(ying)響，通(tong)過測(ce)量超(chao)聲波(bo)在流(liu)體中(zhong)傳播(bo)速度(du)🐪可以(yi)檢測(ce)出流(liu)體的(de)流速(su)而換(huan)算出(chu)流量(liang)來。使(shi)用最(zui)廣泛(fan)的時(shi)差法(fa)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)（圖1）爲(wei)例，當(dang)超聲(sheng)波在(zai)流體(ti)中傳(chuan)💔播時(shi)順流(liu)🏃方向(xiang)超聲(sheng)波的(de)傳播(bo)速度(du)會增(zeng)、逆流(liu)方向(xiang)則減(jian)小，即(ji)同一(yi)傳播(bo)距離(li)就有(you)不同(tong)的傳(chuan)播時(shi)間，再(zai)利用(yong)傳播(bo)速度(du)之差(cha)與被(bei)測流(liu)體流(liu)速之(zhi)關系(xi)求取(qu)流速(su)而換(huan)算流(liu)量。即(ji)當超(chao)聲波(bo)束在(zai)管道(dao)内水(shui)介質(zhi)流動(dong)方向(xiang)上的(de)“上遊(you)傳感(gan)器”與(yu)“下流(liu)傳感(gan)器”之(zhi)間傳(chuan)播時(shi)，水的(de)流動(dong)會使(shi)超聲(sheng)波的(de)傳播(bo)時間(jian)🌏相對(dui)于靜(jing)态傳(chuan)播産(chan)生一(yi)個微(wei)小變(bian)化，并(bing)且這(zhe)個傳(chuan)❌播時(shi)間的(de)變化(hua)與水(shui)的流(liu)速成(cheng)正比(bi)，這就(jiu)是時(shi)差式(shi)⭐超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)的測(ce)量原(yuan)🔴理。

　　但目(mu)前超(chao)聲波(bo)流量(liang)計所(suo)存在(zai)的缺(que)點主(zhu)要是(shi)可測(ce)流體(ti)的溫(wen)度範(fan)圍受(shou)超聲(sheng)波換(huan)能量(liang)及換(huan)能器(qi)與管(guan)🤩道之(zhi)間的(de)耦合(he)材料(liao)耐溫(wen)🔴程度(du)的限(xian)制,以(yi)及高(gao)溫下(xia)被測(ce)流體(ti)傳聲(sheng)速度(du)的原(yuan)始數(shu)據不(bu)全，目(mu)前國(guo)産的(de)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)理論(lun)值隻(zhi)能用(yong)🎯于測(ce)量150℃以(yi)下的(de)流體(ti)，測量(liang)精度(du)1%。一般(ban)供熱(re)管道(dao)🏃‍♀️液體(ti)的流(liu)速常(chang)常是(shi)每秒(miao)0.5～3m，而聲(sheng)波在(zai)液體(ti)中的(de)傳播(bo)速度(du)約爲(wei)1500m/s左右(you)，被測(ce)流體(ti)📞流速(su)變化(hua)帶給(gei)聲速(su)的變(bian)化量(liang)最大(da)也是(shi)10-3數量(liang)級．若(ruo)🙇🏻要1%正(zheng)确率(lü)，則對(dui)聲速(su)的測(ce)量正(zheng)确率(lü)需求(qiu)爲10-6數(shu)量級(ji)，因此(ci)必須(xu)有較(jiao)好的(de)測量(liang)條件(jian)才能(neng)實現(xian)較高(gao)🏃準确(que)♈值。其(qi)具體(ti)如下(xia)：
（1）正确(que)選擇(ze)型号(hao)
超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)這是(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)能夠(gou)正常(chang)工作(zuo)的基(ji)礎。這(zhe)其中(zhong)以介(jie)質類(lei)型、工(gong)作壓(ya)力範(fan)圍、量(liang)程比(bi)、測量(liang)正确(que)率等(deng)級、流(liu)量計(ji)的探(tan)頭工(gong)作溫(wen)度的(de)限制(zhi)爲重(zhong)要參(can)數，如(ru)果選(xuan)型不(bu)當或(huo)不适(shi)，或♉會(hui)造成(cheng)流量(liang)無法(fa)測量(liang)🐕，或者(zhe)使用(yong)🤞不便(bian)等問(wen)題出(chu)現；
（2）合(he)理安(an)裝位(wei)置
安(an)裝不(bu)合理(li)是超(chao)聲波(bo)流量(liang)計不(bu)能正(zheng)常工(gong)作的(de)主要(yao)原💜因(yin)。安裝(zhuang)需要(yao)考慮(lü)位置(zhi)正确(que)性和(he)方式(shi)的選(xuan)則。确(que)定位(wei)置✍️時(shi)除保(bao)證足(zu)夠的(de)上、下(xia)遊直(zhi)管段(duan)外，尤(you)其要(yao)注意(yi)探頭(tou)（換能(neng)器）盡(jin)量避(bi)開有(you)強磁(ci)場電(dian)源的(de)場💋合(he)如：配(pei)電室(shi)、變頻(pin)調速(su)嚣、電(dian)焊機(ji)等工(gong)作區(qu)域；
（3）在(zai)安裝(zhuang)方式(shi)上，主(zhu)要有(you)對貼(tie)安裝(zhuang)方式(shi)和V方(fang)式、Z方(fang)式3種(zhong)。
本主(zhu)要使(shi)用時(shi)差式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)，見圖(tu)2、圖3。


　　通(tong)常情(qing)況下(xia)，管徑(jing)小于(yu)300mm時，采(cai)用V方(fang)式安(an)裝，管(guan)徑大(da)于200mm時(shi)，即🥰可(ke)以☔用(yong)V方式(shi)安裝(zhuang)又可(ke)以Z方(fang)式安(an)裝的(de)換能(neng)器，但(dan)盡量(liang)選用(yong)Z方式(shi)，因其(qi)聲😘波(bo)受介(jie)質幹(gan)擾。車(che)間及(ji)換🌂熱(re)站所(suo)🔞固定(ding)流量(liang)計基(ji)本爲(wei)Z法安(an)裝。
3現(xian)場應(ying)用
　　超(chao)聲波(bo)流量(liang)計使(shi)用注(zhu)意事(shi)項：無(wu)論固(gu)定式(shi)或便(bian)攜式(shi)管道(dao)參數(shu)輸入(ru)設置(zhi)必須(xu)正确(que)、與實(shi)際相(xiang)符，否(fou)則流(liu)量計(ji)不⭐可(ke)能正(zheng)常工(gong)作。安(an)裝外(wai)夾式(shi)傳感(gan)器時(shi)要使(shi)用多(duo)♻️的耦(ou)合劑(ji)把傳(chuan)✊感器(qi)粘貼(tie)在管(guan)😄道壁(bi)上，一(yi)邊察(cha)看主(zhu)機顯(xian)示的(de)信㊙️号(hao)強度(du)和信(xin)号質(zhi)量值(zhi)，一邊(bian)在⚽安(an)裝點(dian)附近(jin)慢慢(man)移動(dong)傳🐅感(gan)器直(zhi)到收(shou)到最(zui)強的(de)信号(hao)和最(zui)大的(de)信❄️号(hao)質量(liang)值。管(guan)道🐪直(zhi)徑越(yue)大，傳(chuan)感♌器(qi)移動(dong)範圍(wei)越大(da)。然後(hou)确認(ren)安裝(zhuang)距離(li)是否(fou)與M25所(suo)給傳(chuan)感器(qi)安裝(zhuang)距離(li)相吻(wen)合✍️、傳(chuan)感器(qi)是否(fou)安裝(zhuang)在管(guan)道軸(zhou)線的(de)同一(yi)直線(xian)上。如(ru)果信(xin)号強(qiang)度總(zong)是0.00字(zi)樣說(shuo)明流(liu)量‼️計(ji)沒有(you)收到(dao)超聲(sheng)波信(xin)号，檢(jian)查參(can)數（包(bao)括👅所(suo)有與(yu)管道(dao)有關(guan)的參(can)數）是(shi)否輸(shu)入正(zheng)确、傳(chuan)感器(qi)安裝(zhuang)方法(fa)選擇(ze)是💯否(fou)正确(que)、上下(xia)探頭(tou)是否(fou)在管(guan)道水(shui)平線(xian)内無(wu)軸向(xiang)夾角(jiao)、與♻️管(guan)線貼(tie)緊并(bing)保證(zheng)探頭(tou)與管(guan)道🌈貼(tie)合間(jian)有足(zu)夠的(de)耦合(he)劑、是(shi)否離(li)閥門(men)彎頭(tou)太近(jin)、特别(bie)注意(yi)鋼🥵闆(pan)卷成(cheng)的管(guan)道，因(yin)爲此(ci)類管(guan)道不(bu)規則(ze)會嚴(yan)重影(ying)響測(ce)量㊙️。如(ru)果不(bu)是這(zhe)些原(yuan)因💯，還(hai)是接(jie)收不(bu)到😘信(xin)号，隻(zhi)好換(huan)另一(yi)測量(liang)點試(shi)試，或(huo)者選(xuan)用插(cha)入式(shi)傳感(gan)器。确(que)認流(liu)量計(ji)是否(fou)正常(chang)可靠(kao)的工(gong)作：信(xin)号強(qiang)度越(yue)大✂️、信(xin)号質(zhi)量Q值(zhi)越高(gao)，其顯(xian)示的(de)流量(liang)值可(ke)信度(du)越高(gao)，流量(liang)計越(yue)能長(zhang)時間(jian)可靠(kao)的工(gong)作。如(ru)果環(huan)境電(dian)磁幹(gan)擾🌂太(tai)大或(huo)是接(jie)受信(xin)号太(tai)低，則(ze)顯示(shi)的流(liu)量值(zhi)可信(xin)度就(jiu)低，偏(pian)差值(zhi)就大(da)。
　　以前(qian)進車(che)間爲(wei)例，車(che)間爲(wei)了流(liu)量的(de)準确(que)性先(xian)後在(zai)總出(chu)口上(shang)安裝(zhuang)2套流(liu)量計(ji)計算(suan)流量(liang)，以這(zhe)2個流(liu)量計(ji)🔴進行(hang)比對(dui)，把便(bian)攜式(shi)流量(liang)計安(an)裝在(zai)同樣(yang)工況(kuang)下進(jin)行測(ce)量。在(zai)同一(yi)時段(duan)的工(gong)況下(xia)✔️取3塊(kuai)流量(liang)計數(shu)值，爲(wei)保證(zheng)取值(zhi)準确(que)性分(fen)别多(duo)次取(qu)值，其(qi)具體(ti)數值(zhi)見表(biao)♋1。

　　表1中(zhong)Z法（超(chao)聲波(bo)）和 電(dian)磁流(liu)量計(ji) 是前(qian)進車(che)間現(xian)場2塊(kuai)總出(chu)水流(liu)量計(ji)儀表(biao)，都是(shi)固定(ding)式安(an)裝。V法(fa)🤩（超聲(sheng)波）爲(wei)便攜(xie)式流(liu)量計(ji)，在現(xian)場根(gen)據工(gong)況臨(lin)時取(qu)🔱點安(an)裝。經(jing)過比(bi)對發(fa)現便(bian)攜式(shi)流量(liang)計在(zai)現場(chang)測量(liang)與另(ling)2塊表(biao)出現(xian)比較(jiao)大的(de)偏差(cha)，這對(dui)臨時(shi)測量(liang)管線(xian)流量(liang)的真(zhen)📱實有(you)效數(shu)據采(cai)集出(chu)⭕現嚴(yan)重誤(wu)差。
4分(fen)析
　　經(jing)過分(fen)析燃(ran)氣鍋(guo)爐設(she)計最(zui)大出(chu)水流(liu)量爲(wei)1209m3/s允許(xu)超流(liu)量♋理(li)論爲(wei)🌈10%即1329m3/s，現(xian)場固(gu)定安(an)裝的(de)流量(liang)計都(dou)在理(li)論值(zhi)内。如(ru)果以(yi)電磁(ci)流量(liang)計爲(wei)基準(zhun)測量(liang)值，與(yu)Z法超(chao)聲📐波(bo)流量(liang)計測(ce)量曲(qu)線值(zhi)吻合(he)，其測(ce)量誤(wu)🌏差也(ye)在表(biao)測😍量(liang)精度(du)範圍(wei)内（電(dian)磁流(liu)量計(ji)量正(zheng)确率(lü)（0.5%～21%），超聲(sheng)波流(liu)量🏃‍♂️計(ji)高（1%～2%））。現(xian)場工(gong)況影(ying)響測(ce)量👄因(yin)素其(qi)水質(zhi)沒有(you)發生(sheng)變化(hua)，現場(chang)測量(liang)時間(jian)段沒(mei)有水(shui)處❤️理(li)水質(zhi)相對(dui)平🈲穩(wen)（水質(zhi)的變(bian)化對(dui)電磁(ci)流量(liang)計測(ce)量值(zhi)影響(xiang)比較(jiao)大），鍋(guo)爐‼️運(yun)行負(fu)荷沒(mei)有發(fa)生變(bian)化和(he)調整(zheng)，泵功(gong)率揚(yang)程也(ye)沒有(you)改變(bian)。
比對(dui)以上(shang)數據(ju)發現(xian)主要(yao)是便(bian)攜式(shi)流量(liang)計測(ce)量誤(wu)差比(bi)較大(da)。實踐(jian)表明(ming)，固定(ding)Z方式(shi)安裝(zhuang)的換(huan)能器(qi)超聲(sheng)☁️波信(xin)号強(qiang)度高(gao)，測量(liang)💘的信(xin)👣号穩(wen)定性(xing)也好(hao)于現(xian)場便(bian)攜式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)，其測(ce)量誤(wu)差基(ji)本在(zai)允許(xu)範圍(wei)内，而(er)便攜(xie)式超(chao)聲波(bo)流量(liang)計經(jing)過多(duo)次調(diao)整更(geng)換測(ce)量點(dian)也不(bu)能保(bao)證其(qi)數值(zhi)的穩(wen)定性(xing)測量(liang)出現(xian)了較(jiao)大的(de)誤差(cha)，其測(ce)量值(zhi)偏差(cha)較大(da)✔️，可信(xin)度較(jiao)低。
5結(jie)論
　　經(jing)過實(shi)際使(shi)用 便(bian)攜式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji) 對于(yu)供熱(re)管網(wang)流量(liang)調節(jie)數據(ju)測量(liang)有一(yi)定的(de)參考(kao)有效(xiao)性，其(qi)值受(shou)到不(bu)同環(huan)境安(an)裝調(diao)試都(dou)比固(gu)定式(shi)流量(liang)計測(ce)♌量數(shu)據誤(wu)差大(da)，主要(yao)是其(qi)測量(liang)值有(you)表誤(wu)差。但(dan)是其(qi)值有(you)🥰一定(ding)的規(gui)律，如(ru)果想(xiang)發揮(hui)其效(xiao)率應(ying)結合(he)現場(chang)工況(kuang)，一是(shi)現場(chang)有固(gu)❤️定式(shi)流量(liang)計表(biao)應做(zuo)好前(qian)期數(shu)據👨‍❤️‍👨采(cai)集記(ji)錄工(gong)作，發(fa)生流(liu)量突(tu)變時(shi)，要利(li)✨用便(bian)攜式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)進行(hang)及時(shi)核校(xiao)比對(dui)數據(ju)，查清(qing)流量(liang)突變(bian)的原(yuan)因，弄(nong)清楚(chu)是儀(yi)表發(fa)生故(gu)障還(hai)是流(liu)量确(que)實發(fa)生了(le)變化(hua)；二是(shi)對于(yu)臨時(shi)🔞測量(liang)點無(wu)固定(ding)式流(liu)🌈量計(ji)的使(shi)用人(ren)員現(xian)場盡(jin)量滿(man)足設(she)備測(ce)💚量安(an)裝需(xu)求，盡(jin)量🏃減(jian)少人(ren)爲因(yin)素幹(gan)擾，換(huan)💚能器(qi)的安(an)裝是(shi)影響(xiang)測🚶‍♀️量(liang)正确(que)率的(de)主要(yao)關鍵(jian)因素(su)，因此(ci)現場(chang)🐆應用(yong)應根(gen)據環(huan)境調(diao)試安(an)裝，确(que)保選(xuan)位好(hao)、安裝(zhuang)好、測(ce)量準(zhun)。便攜(xie)式超(chao)聲波(bo)流量(liang)計使(shi)用效(xiao)果好(hao)✌️壞取(qu)決于(yu)㊙️操作(zuo)人員(yuan)結合(he)現場(chang)💛情況(kuang)判斷(duan)分析(xi)，需要(yao)人機(ji)配合(he)經驗(yan)的積(ji)累。

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