摘要(yào)：超聲波(bo)流量計(jì) 是這些(xie)年使用(yòng)較多的(de)儀表，随(suí)着廣泛(fàn)的運用(yòng)在計💞量(liang)領🏃域越(yuè)來📱越重(zhong)要，對管(guan)網平衡(héng)調節發(fa)揮的作(zuò)用也越(yuè)來越大(dà)。随着我(wo)國供熱(re)計量法(fǎ)推進，節(jie)能标準(zhun)不斷提(tí)高，各項(xiàng)能耗指(zhǐ)标不斷(duan)🏃‍♂️壓縮，如(ru)何能在(zai)保證供(gòng)熱質量(liang)不下降(jiang)，實現節(jiē)能降耗(hao)。就需要(yào)對指标(biāo)精細化(hua)控制，如(rú)何使用(yong)好超聲(sheng)波流量(liang)計減小(xiao)其測量(liàng)🎯誤差，修(xiū)正誤差(chà)值直接(jiē)關系到(dao)能耗指(zhǐ)标。針對(dui)超聲波(bō)流量計(ji)🏃使用現(xian)💃狀問題(ti)進行分(fen)析，并對(dui)其使用(yòng)進🥰行🤟探(tàn)索。
1前言(yán)
　　這些年(nián)來，随着(zhe)我國新(xin)技術的(de)長足發(fa)展及國(guó)家加大(dà)節能減(jiǎn)排力度(du)，吸收運(yun)用新技(jì)術，其中(zhong)超聲波(bō)流量計(jì)在供熱(re)管道測(cè)量獲得(dé)了廣泛(fàn)的運用(yong)。超聲波(bo)流量計(ji)以其安(an)裝方便(biàn)簡單方(fang)便,無機(jī)械損耗(hao)壽命✊長(zhǎng)等優點(dian)❓,尤其是(shì)外夾式(shi)超聲波(bō)流量計(jì)安裝方(fang)便💋，僅僅(jǐn)是附加(jiā)在管外(wài)探頭來(lai)測量流(liú)量。因此(cǐ)，對管道(dào)不需太(tài)多的處(chu)理（測點(diǎn)局部除(chú)鏽除漆(qī)），對管道(dao)密閉🔱沒(méi)有壓力(li)損失，相(xiàng)比其它(tā)在線儀(yi)表，無需(xū)斷管處(chù)理，無任(ren)何擾流(liu)設備、機(ji)🙇‍♀️械轉動(dong)設備，無(wu)需縮徑(jing)、引流孔(kǒng)闆等，安(an)裝方便(biàn)，洩露隐(yin)患減少(shao)，在供熱(rè)系統領(lǐng)域有💞着(zhe)巨大的(de)應用潛(qián)力。
　　在對(dui)比現有(you)的超聲(shēng)波流量(liàng)計，其中(zhōng)有進口(kǒu)及國産(chǎn)流量計(jì)，安裝有(yǒu)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(xing)号、不同(tong)價格、不(bú)同🎯安裝(zhuāng)方式流(liú)量💘計其(qí)測👄量值(zhi)誤差。主(zhǔ)要以超(chāo)💞聲波流(liu)量測量(liàng)中的現(xiàn)場應用(yong)效果探(tàn)讨現應(yīng)用超聲(shēng)波流量(liang)計對供(gong)熱管道(dao)中熱水(shui)流量進(jìn)行測量(liang)的🐉問題(tí)。
2工作原(yuán)理
　　超聲(shēng)波在流(liu)體中傳(chuan)播時其(qí)傳播速(sù)度要受(shòu)到流體(tǐ)流速的(de)影響，通(tong)過測量(liàng)超聲波(bo)在流體(ti)中傳播(bo)速度可(ke)以🧑🏾‍🤝‍🧑🏼檢測(cè)出流體(tǐ)的流速(sù)🌍而換算(suàn)出流量(liàng)來。使用(yòng)最❗廣泛(fàn)的時差(cha)法超聲(sheng)波流量(liàng)計（圖1）爲(wei)例，當超(chāo)聲波在(zài)流體中(zhong)傳播時(shí)順流方(fāng)向超聲(sheng)波的傳(chuán)播速度(du)會增、逆(ni)流方向(xiang)則減小(xiǎo)，即同一(yi)傳播距(jù)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(bèi)測流體(tǐ)流速之(zhī)關系求(qiú)取流速(su)而💚換算(suàn)流量。即(jí)當超聲(shēng)波束在(zài)管道内(nei)水介質(zhi)流動方(fāng)向💋上的(de)“上遊傳(chuán)感器”與(yu)“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(jiān)相對于(yú)靜态傳(chuán)播産生(sheng)一個微(wēi)小變化(huà)，并且這(zhè)個傳播(bo)時間的(de)變化與(yǔ)水的流(liú)速💚成正(zheng)比，這就(jiu)是時差(chà)式超聲(shēng)波流量(liang)計的測(cè)量原理(li)。

　　但(dan)目前超(chāo)聲波流(liu)量計所(suǒ)存在的(de)缺點主(zhu)要是可(ke)測流體(tǐ)💚的溫度(du)🚶‍♀️範圍受(shòu)超聲波(bō)換能量(liang)及換能(neng)器與管(guǎn)道之間(jian)的耦合(he)材料耐(nài)溫程度(dù)的限制(zhì),以及高(gao)溫下被(bei)測流體(ti)傳聲速(su)度的原(yuán)始數據(jù)不全，目(mu)前國産(chan)的超聲(shēng)波流量(liàng)計理論(lùn)♈值隻能(neng)用于測(cè)量150℃以下(xià)的流體(tǐ)，測量精(jīng)度1%。一般(bān)供熱管(guǎn)道液體(ti)的流速(su)常常是(shì)每秒0.5～3m，而(ér)聲波在(zài)液體中(zhong)的傳播(bō)速度約(yuē)爲1500m/s左右(yòu)，被測流(liú)體流速(sù)變化帶(dai)給聲速(sù)的變化(huà)量最大(dà)也是10-3數(shu)量級．若(ruo)🚩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(shu)量級💞，因(yin)此必須(xū)有較好(hǎo)的測量(liàng)條件👣才(cai)能實現(xian)較高準(zhun)确值。其(qi)具體如(ru)下：
（1）正确(què)選擇型(xíng)号
超聲(shēng)波流量(liàng)計這是(shi)超聲波(bō)流量計(jì)能夠正(zheng)常工作(zuò)💘的基🚩礎(chu)。這其中(zhōng)以介質(zhi)類型、工(gōng)作壓力(lì)範圍、量(liàng)程比、測(ce)量正确(què)率等級(jí)、流量計(jì)的探頭(tou)工作溫(wēn)度的限(xiàn)制爲重(zhòng)要🈲參數(shù)，如🔞果選(xuǎn)型不當(dāng)或不适(shi)，或會造(zao)成流量(liàng)🔞無法測(ce)量，或者(zhě)使用不(bú)便等問(wèn)題出現(xian)；
（2）合理安(an)裝位置(zhi)
安裝不(bú)合理是(shi)超聲波(bo)流量計(jì)不能正(zheng)常工作(zuo)的主要(yao)🔆原因。安(ān)🏃🏻‍♂️裝需要(yào)考慮位(wei)置正确(què)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(yóu)直管段(duàn)外，尤其(qí)🌈要注意(yì)探頭（換(huàn)✨能器）盡(jin)量避開(kāi)有強磁(ci)場電源(yuán)的場🏃🏻‍♂️合(hé)如：配電(dian)室、變頻(pin)調速嚣(xiao)、電焊機(ji)等工作(zuo)✌️區域；
（3）在(zài)安裝方(fang)式上，主(zhǔ)要有對(dui)貼安裝(zhuang)方式和(hé)V方式、Z方(fāng)式😍3種。
本(běn)主要使(shǐ)用時差(chà)式超聲(sheng)波流量(liang)計，見圖(tú)2、圖3。


　　通(tōng)常情況(kuang)下，管徑(jìng)小于300mm時(shí)，采用V方(fāng)式安裝(zhuang)，管徑大(dà)于200mm時，即(jí)可以用(yòng)V方式安(ān)裝又可(kě)以Z方式(shì)安裝的(de)換能器(qi)🌈，但盡量(liang)選用Z方(fāng)🏃🏻‍♂️式，因其(qí)聲波受(shou)介質幹(gàn)擾。車間(jian)及換熱(rè)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(liu)量計使(shi)用注意(yì)事項：無(wú)論固定(dìng)式或便(bian)攜✂️式🧡管(guan)道參數(shù)輸入設(she)置必須(xū)正确、與(yu)實際相(xiang)符，否則(zé)流量🤩計(jì)不🌐可能(néng)正常工(gōng)作。安裝(zhuang)外夾式(shì)傳感器(qi)時要使(shǐ)用多的(de)耦合劑(jì)把傳感(gan)器粘❤️貼(tie)在管道(dào)壁上，一(yī)邊察看(kàn)主機顯(xian)示的信(xìn)号強度(du)和信号(hao)質量✏️值(zhi)，一邊在(zai)✍️安裝點(diǎn)附近慢(man)慢移動(dòng)傳感器(qì)直到收(shōu)到最強(qiáng)的信号(hào)和最大(dà)的👌信号(hào)質量值(zhí)。管道直(zhi)徑越大(da)，傳感器(qi)移☔動範(fan)圍越大(da)。然後确(què)認安裝(zhuāng)距離是(shi)否與M25所(suǒ)給傳感(gǎn)🏃🏻‍♂️器⛹🏻‍♀️安裝(zhuāng)距離相(xiàng)吻合、傳(chuan)感器是(shì)否安裝(zhuang)✉️在管道(dao)軸線的(de)同一直(zhi)線上。如(rú)果信号(hào)強度㊙️總(zong)是0.00字樣(yàng)說明😍流(liú)量計沒(méi)有收到(dào)超聲✌️波(bō)信号，檢(jiǎn)查參數(shu)（包括所(suo)有與管(guan)道有關(guān)的參數(shu)）是否輸(shu)入正确(què)、傳感器(qi)安裝方(fang)法選🙇‍♀️擇(ze)是否正(zheng)确、上下(xia)探頭是(shi)否在管(guǎn)道水平(píng)線内無(wu)軸🔞向夾(jiá)角、與🐇管(guan)線貼緊(jǐn)并保證(zhèng)探頭✏️與(yu)管道貼(tiē)合間有(you)足夠的(de)耦合劑(jì)、是否📞離(li)閥門彎(wan)頭太近(jin)、特别注(zhu)意鋼闆(pǎn)卷成的(de)管道，因(yin)爲此類(lèi)管道不(bu)規則會(huì)嚴重影(yǐng)響測量(liang)。如果不(bu)♊是這些(xiē)原因，還(hai)是接收(shōu)不到信(xin)号，隻好(hao)⁉️換另一(yi)測量點(dian)試試，或(huò)者選用(yòng)插入式(shì)傳感器(qì)。确認🌐流(liu)量計是(shi)否正常(cháng)可靠的(de)工作：信(xìn)号強💃度(du)越大、信(xìn)号質量(liang)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(dian)磁幹擾(rao)太大🈲或(huo)是接受(shou)信号太(tài)低，則顯(xiǎn)示的流(liú)量值可(ke)信度就(jiu)低🚩，偏✏️差(cha)值就大(da)。
　　以前進(jìn)車間爲(wei)例，車間(jian)爲了流(liu)量的準(zhǔn)确性先(xiān)後在🏒總(zong)出口上(shang)🥰安裝2套(tao)流量計(ji)計算流(liú)量，以這(zhe)2個流量(liàng)計進行(háng)比對，把(bǎ)便攜式(shì)🔞流量🤞計(jì)安裝在(zài)同樣工(gōng)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(shù)值，爲🐆保(bao)證取值(zhí)準确性(xìng)分别多(duo)次取🈲值(zhi)，其具體(ti)數值見(jiàn)表1。

　　表1中(zhōng)Z法（超聲(sheng)波）和 電(dian)磁流量(liang)計 是前(qián)進車間(jian)現場2塊(kuai)總出水(shui)流量計(ji)儀表，都(dōu)是固定(ding)式安裝(zhuang)。V法（超聲(shēng)波）爲便(biàn)攜式流(liú)量計，在(zai)現場根(gen)據工況(kuàng)臨時取(qǔ)🌂點安裝(zhuāng)。經🤟過比(bi)對發現(xian)便攜式(shi)流量計(jì)在❄️現場(chang)測量與(yǔ)另2塊表(biǎo)出現比(bǐ)較大的(de)偏差，這(zhe)對臨時(shi)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(chà)。
4分析
　　經(jīng)過分析(xi)燃氣鍋(guō)爐設計(ji)最大出(chu)水流量(liang)爲1209m3/s允許(xǔ)超流量(liang)理論爲(wei)10%即1329m3/s，現場(chang)固定安(an)裝的流(liú)量計都(dōu)在理論(lun)值内。如(ru)果以電(dian)⛱️磁流量(liàng)計爲基(ji)準測量(liàng)值，與Z法(fa)超聲波(bō)流量計(ji)測量曲(qu)線值吻(wen)合，其測(ce)量誤差(chà)也在表(biao)測量精(jing)度範圍(wéi)内（電磁(cí)流量計(ji)量正确(que)率（0.5%～21%），超聲(sheng)波流量(liàng)✍️計高（1%～2%））。現(xian)場工況(kuang)影響測(ce)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(you)水處理(li)水質相(xiàng)對平🤟穩(wen)（水質的(de)變化♈對(dui)電磁流(liu)量計👉測(cè)量值影(ying)響比較(jiao)大），鍋爐(lú)運行負(fu)荷沒有(yǒu)發生🧑🏽‍🤝‍🧑🏻變(bian)化和調(diào)整，泵功(gong)⛹🏻‍♀️率揚程(chéng)也沒有(yǒu)改變。
比(bi)對以上(shàng)數據發(fa)現主要(yao)是便攜(xié)式流量(liang)計測量(liàng)誤差比(bi)♻️較大。實(shí)踐表明(ming)，固定Z方(fang)式安裝(zhuang)的換能(néng)器超聲(shēng)波信号(hao)強度高(gāo)，測量的(de)信号穩(wěn)定性也(ye)好于現(xian)場便攜(xie)式超聲(shēng)波流量(liàng)計，其測(cè)量誤⭐差(chà)基本在(zài)允許範(fan)圍内，而(ér)便攜🧑🏽‍🤝‍🧑🏻式(shì)超聲波(bo)流量計(jì)經過多(duo)次調🏒整(zhěng)更換測(ce)⭐量點也(ye)不能保(bǎo)證其數(shù)值的穩(wěn)定性測(ce)📱量出現(xian)了較🔴大(dà)的誤差(chà)，其測量(liang)值偏差(cha)較大，可(ke)信度較(jiao)低。
5結論(lun)
　　經過實(shí)際使用(yòng) 便攜式(shi)超聲波(bo)流量計(jì) 對于供(gòng)熱管網(wang)流量調(diao)節數據(ju)測量有(yǒu)一定的(de)參考有(you)效性，其(qí)值受到(dao)不同環(huán)境安裝(zhuang)調試都(dōu)比固定(dìng)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(wu)🐪差。但是(shì)其值有(yǒu)一定的(de)規律，如(ru)☔果想發(fā)揮其效(xiào)率應結(jie)合現場(chǎng)工況，一(yī)是現場(chang)有固定(ding)式流量(liang)計表應(yīng)做好前(qián)期數據(jù)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(sheng)💔波流量(liàng)計進行(háng)及時核(hé)校比對(duì)數據☎️，查(chá)清流量(liang)突變的(de)原因，弄(nong)清楚是(shi)儀👈表發(fā)生故障(zhàng)還是流(liú)量确實(shi)發生了(le)變化；二(er)是對于(yú)臨時測(cè)量點無(wu)固定式(shi)流量計(ji)的使用(yòng)人員現(xian)🏃🏻場盡量(liàng)滿足設(shè)🚶備測量(liàng)安裝需(xu)求，盡量(liang)減少人(rén)爲因素(sù)幹擾，換(huan)能器的(de)安☎️裝是(shi)影響測(cè)量正确(què)率的主(zhǔ)♍要關鍵(jiàn)因素，因(yin)此現場(chang)應用🌏應(ying)根據環(huán)境調試(shi)安裝，确(que)保選位(wèi)好、安裝(zhuang)好、測👅量(liàng)準。便攜(xié)式超聲(shēng)波流量(liàng)計使用(yong)效果好(hao)壞取決(jué)于操作(zuo)人員結(jié)合現場(chang)情況判(pan)斷分析(xī)💘，需要人(rén)機配合(hé)經驗的(de)積累。

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