引言

超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關(guān)法等不同類型的超聲波流量計。

超聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術(shù)迅速發(fā)展才開始應(yīng)用的一種非接觸式儀表，適于測量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計聯(lián)動可進(jìn)行敞開水流的流量測量。使用超聲波流量計比不用在流體中安裝測量元件故不會改變流體的流動狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行因而是一種理想的節(jié)能型流量計。

一、問題現(xiàn)狀

日前我處有一供暖工藝管段，采用的是V錐流量計測量供回水流量，在運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)日常流量在1000T/h的時候，供回水的瞬時偏差能達(dá)到200～300T/h，這就意味著日失水量達(dá)到7200T，這是一個運(yùn)行單位所不能承受的，供需雙方在表具的準(zhǔn)確度上存在較大分歧，但是由于在運(yùn)行期，不可能將流量計拆除進(jìn)行校驗(yàn)，為了解決這一問題，我們設(shè)計出雙超聲波流量計在線比對的方案，通過實(shí)際操作和數(shù)據(jù)采集分析，為雙方的后續(xù)處理提供了科學(xué)的依據(jù)。

圖1所示為此段管線的計量工藝系統(tǒng)圖，系統(tǒng)采用的是焓差法測量供熱量，利用供水管線上的V錐流量計和溫度探頭組成供水熱焓測量單元，所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)入熱量積算儀，利用回水管線上的V錐流量計和溫度探頭組成回水熱焓測量單元，所測量的數(shù)據(jù)進(jìn)入熱量積算儀，熱量積算儀通過定時采樣，計算出供回水的焓值差從而計算出受熱端消耗的熱量。

圖1 計量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在實(shí)際計量過程中供、回水流量計所測量的流量會存在偏差，即系統(tǒng)失水，這個失水如果在正常范圍之內(nèi)是合理的，對計量的影響也不會很大，但是如果供、回水實(shí)時流量值偏差較大則不僅會影響儀表的正常計量也反映出系統(tǒng)運(yùn)行時失水過大，在貿(mào)易計量中這是供、受雙方產(chǎn)生意見分歧的焦點(diǎn)。

圖2 雙超聲波流量計測量圖

二、雙超聲波在線測量

為了解決上述問題，消除雙方對計量表具存在的疑問，我們設(shè)計了雙超聲波在線測量比較的方案，測量方式見圖2。在超聲波流量計的位置選擇上需要注意的是，應(yīng)選擇在V錐流量計的上流側(cè)，這樣既保證了有足夠的直管段，流速的發(fā)展比較充分，也不會受到下游溫度傳感器的干擾，因?yàn)樵谙掠蝹?cè)流速變化比較大，不利于超聲波流量計的檢測。

基于上述考慮我們選擇在下午兩點(diǎn)左右流量穩(wěn)定階段進(jìn)行測試，為了數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性，我們采用了兩部相機(jī)同時對數(shù)據(jù)顯示屏進(jìn)行拍攝，zui后匯總記錄的方式，以避免在數(shù)據(jù)記錄過程中發(fā)生偏差。通過測量我們搜集到一些有效數(shù)據(jù)，詳見表1

表1：