摘　要：許多 液體流(liu)量計(ji) 無法(fa)離線(xian)送檢，部分(fen)可(ke)以(yi)采用(yong)超聲流量計 在(zai)線比(bi)對的方式(shi)對流量計的工作狀(zhuang)态(tai)進行确(que)認。對比對(dui)有影響的因素(su)有聲(sheng)速、管道内流體(ti)的軸(zhou)向平(ping)均流(liu)速、聲道長(zhang)度、管道外(wai)周長(zhang)和管(guan)道壁(bi)厚等(deng)。分析(xi)對比對有(you)影響(xiang)的因素，并(bing)提出(chu)相應(ying)的(de)處理方(fang)法。
1引(yin)言
　　超(chao)聲流(liu)量計(ji)比(bi)對(dui)法是(shi)目前使用最多的一(yi)種(zhong)液體流(liu)量儀表(biao)在線使用中檢驗的方(fang)法，超聲流量計(ji)按檢(jian)測(ce)原(yuan)理可(ke)分爲(wei)多(duo)種(zhong)，主要(yao)有時(shi)差法(fa)、多普(pu)勒法和(he)聲束偏(pian)移法(fa)，其(qi)中在線(xian)使用中(zhong)檢(jian)驗采(cai)用最多的是基(ji)于時差法的外夾式(shi)超聲流量(liang)計。
2時差(cha)法(fa)超聲(sheng)流量計(ji)
　　時(shi)差法(fa)超聲(sheng)流量(liang)計利(li)用流(liu)速不(bu)同會(hui)使超(chao)聲(sheng)波在流(liu)體中(zhong)傳播的速(su)度發生變(bian)化，通過分(fen)析(xi)計算改(gai)變的超聲(sheng)波信号，可(ke)以檢測到(dao)流體(ti)的流速，進而可(ke)以得(de)到流(liu)量值(zhi)。通常(chang)認爲(wei)聲波在流體中(zhong)的實際傳(chuan)播速度是(shi)由介質靜(jing)止狀态(tai)下(xia)聲波(bo)的傳(chuan)播(bo)速度（cf）和(he)流體軸(zhou)向(xiang)平均(jun)流速（vm）在聲波傳(chuan)播方向上(shang)的分(fen)量組成(cheng)。如圖1所(suo)示，順流和逆流(liu)傳播(bo)時間(jian)與各(ge)量之(zhi)間的關系是：

式(shi)中：
tup爲超聲(sheng)波在流體(ti)中逆(ni)流傳(chuan)播的(de)時間(jian)；
tdown爲超聲波(bo)在流(liu)體中順(shun)流傳播(bo)的時間；
L爲聲道(dao)長度；
cf爲(wei)聲(sheng)波在(zai)流體(ti)中(zhong)傳(chuan)播的速度(du)；
vm爲流(liu)體的(de)軸向平均(jun)流速(su)；
φ爲聲道角。
利用(yong)式
（1）的(de)兩個(ge)公式得出(chu)流體流速(su)的表達式：

利用公式(shi)得出(chu)流體(ti)軸向(xiang)平(ping)均(jun)流速後，可以通過下(xia)式得出管(guan)道内(nei)的流(liu)量(liang)：

式中：
A爲(wei)管道内截面積，m2。
ID爲管道内直徑(jing)，m。
lˉ爲管道外周長，m；
dˉ爲管道壁(bi)厚，m。
　　通(tong)過數學模(mo)型，可(ke)看出(chu)影響超聲(sheng)流量(liang)計測量結果的因素包括(kuo)聲速、管道(dao)内流(liu)體的軸(zhou)向(xiang)平均(jun)流速、聲道(dao)長度(du)、管道(dao)外(wai)周(zhou)長和(he)管道壁厚(hou)。
3影響(xiang)因素(su)
　　下面從這(zhe)幾個方面(mian)讨論(lun)具體應用時需(xu)要注(zhu)意(yi)的(de)問題(ti)。
3.1聲速(su)
　　超(chao)聲流量(liang)計内置(zhi)多(duo)種流(liu)體可以(yi)選擇，勾(gou)選流體(ti)類(lei)型和(he)流體(ti)溫度後，超(chao)聲流量(liang)計自動(dong)顯示相應在該(gai)流體内的(de)聲速(su)。如果(guo)超聲(sheng)流量(liang)計内(nei)沒(mei)有(you)測量(liang)介質(zhi)的(de)選項，需(xu)要手(shou)動輸(shu)入聲(sheng)速。
　　外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)流量(liang)計的(de)傳感(gan)器安(an)裝在(zai)管道(dao)外側，所以還須(xu)考慮(lü)管道對聲(sheng)速的(de)影(ying)響。需要(yao)正确(que)地輸入管(guan)道的(de)材質(zhi)、是否(fou)有内(nei)襯及内襯(chen)的材(cai)質、管(guan)道及(ji)内襯的厚度，對(dui)于碳鋼等管材(cai)，還需(xu)要考(kao)慮管(guan)道内(nei)側(ce)鏽蝕的(de)因素(su)，管(guan)道内壁(bi)鏽蝕産生(sheng)氣泡(pao)或鏽(xiu)蝕與(yu)管道(dao)形成(cheng)間(jian)隙(xi)，會對(dui)聲速(su)測量形成(cheng)較大影響(xiang)。對于(yu)使用(yong)時間較長(zhang)，懷疑内部鏽蝕(shi)的管(guan)道，選定測(ce)量位置(zhi)後可以(yi)用榔頭輕輕敲(qiao)擊，可(ke)以(yi)使(shi)管道(dao)内表(biao)面的(de)鏽蝕(shi)脫落(luo)，吸附(fu)在管(guan)壁的氣泡(pao)也會(hui)被流體(ti)沖走，減(jian)少對(dui)聲速測量(liang)的影響。
3.2管(guan)道内(nei)流體(ti)的軸向平(ping)均流(liu)速
　　超(chao)聲流(liu)量計(ji)的原理是(shi)測量管(guan)道(dao)内軸向平(ping)均流(liu)速，從(cong)而推(tui)導(dao)出管道(dao)内的(de)流(liu)量，保證(zheng)軸向平均(jun)流速測量(liang)準确(que)可靠(kao)就顯得格(ge)外重(zhong)要。
　　超(chao)聲(sheng)流量計(ji)測量處(chu)的(de)流體(ti)應該(gai)是充分發(fa)展的紊流(liu)。要保證管(guan)道(dao)是滿管(guan)流動，選擇(ze)超聲(sheng)流量(liang)計安(an)裝位(wei)置時水平(ping)走向(xiang)的管(guan)道不要選(xuan)擇在最高點的(de)位置(zhi)。如果(guo)超聲(sheng)流量(liang)計(ji)安裝位(wei)置的(de)管道不是(shi)水平走向，則要選擇(ze)流體從下(xia)往上的管道，保證管道(dao)滿管、無(wu)氣泡。
　　超聲(sheng)流量(liang)計的(de)流(liu)量測量(liang)建立(li)在理(li)想的(de)速度(du)分布基礎(chu)上，如果管(guan)道内(nei)的流(liu)速(su)分布混(hun)亂，則無法(fa)得到(dao)理想(xiang)的(de)測量結(jie)果。在(zai)選擇超聲(sheng)流量計(ji)的安裝(zhuang)位置(zhi)時，應(ying)避免(mian)選擇(ze)靠(kao)近(jin)閥門(men)下遊(you)（尤其(qi)不全(quan)開的(de)閥門）、靠近(jin)水泵處、變(bian)徑下(xia)遊、彎(wan)頭下遊。保(bao)證超聲流(liu)量計(ji)的上(shang)下(xia)遊有足(zu)夠的(de)直管(guan)段，使(shi)得流(liu)體速度分(fen)布達到比(bi)較理(li)想的狀态(tai)，才能(neng)保證測量(liang)得到(dao)的平(ping)均流速能(neng)真實(shi)反映(ying)管道内流(liu)體的流速(su)。
3.3聲道長度
　　管道(dao)已知(zhi)、超聲流量(liang)計的(de)傳(chuan)感(gan)器選定的(de)情況下，聲(sheng)道長度僅(jin)和傳感器(qi)的安(an)裝方(fang)式有(you)關。超(chao)聲流(liu)量計(ji)傳感器的(de)安裝(zhuang)方(fang)式(shi)主要(yao)有Z法(fa)安裝、V法安(an)裝和W法安(an)裝。
　　V法安裝(zhuang)使(shi)用的最(zui)爲普遍，Z法(fa)安裝主要(yao)用(yong)于(yu)DN10以下(xia)小管道(dao)（配(pei)合專(zhuan)用夾具(ju)）和DN500以上(shang)的大(da)口徑(jing)管道(dao)；V法安裝時兩個(ge)傳感器(qi)在(zai)管道(dao)同一(yi)側，兩(liang)個傳(chuan)感器保證在與(yu)管道(dao)軸(zhou)線(xian)平行(hang)的同一(yi)直(zhi)線上(shang)相對容易；V法安(an)裝時兩個(ge)傳感器分(fen)布在管道(dao)的兩(liang)側，同(tong)時傳(chuan)感器(qi)與(yu)管(guan)道貼(tie)合點應在(zai)包含管道(dao)軸(zhou)線(xian)的同(tong)一平(ping)面上(shang)，安裝時需要根據現(xian)場管道的(de)走向(xiang)選取傳感器的(de)安裝位置(zhi)。
3.4管道(dao)外周(zhou)長（或外直(zhi)徑）
　　選(xuan)定超聲流(liu)量計(ji)傳感(gan)器安(an)裝位置後，需要對選(xuan)定管段表(biao)面處理後測量(liang)管道(dao)外周長（或(huo)外直徑(jing)）。小(xiao)口徑(jing)的管道(dao)可以測(ce)量外(wai)周(zhou)長或者(zhe)用遊标卡尺直(zhi)接外(wai)管徑(jing)，大口徑的(de)管道(dao)隻能(neng)測量外周(zhou)長。用卷尺(chi)在安裝傳(chuan)感器位(wei)置(zhi)測量(liang)幾次(ci)，選擇(ze)最小(xiao)的值作(zuo)爲外周長。也(ye)可以用彈(dan)性小的細(xi)線繞(rao)管道，在(zai)同(tong)一位(wei)置調(diao)整細(xi)線幾(ji)次，得(de)到最(zui)短長(zhang)度，再用(yong)卷(juan)尺測量這(zhe)一長(zhang)度。
3.5管(guan)道壁厚
　　選定傳(chuan)感器(qi)安裝(zhuang)位置(zhi)後，需要(yao)對(dui)管道表面處理(li)，去除(chu)油污(wu)、表面(mian)油漆(qi)等，并(bing)打磨光滑(hua)，在換能器安裝(zhuang)位置(zhi)均(jun)布幾個(ge)點，使(shi)用(yong)測(ce)厚儀(yi)測量管道壁厚(hou)，并取其平(ping)均值(zhi)作爲(wei)管(guan)道壁厚(hou)。對無法測(ce)量的(de)參數(shu)，如(ru)管(guan)道材(cai)質、襯裏(li)材料、厚(hou)度等(deng)，根據現場(chang)技術資料查明并确(que)認(ren)。
除上述(shu)因素，具(ju)體(ti)使用(yong)中還(hai)應注意以(yi)下方(fang)面：
（1）在(zai)線比對用(yong)超聲流量(liang)計應(ying)有有(you)效的(de)溯源(yuan)證書(shu)，其基(ji)本誤差應(ying)不低(di)于±0.5%；
（2）在(zai)線(xian)比(bi)對用(yong)到的(de)其(qi)他(ta)輔助(zhu)設備，如卷(juan)尺、測(ce)厚儀、秒表等計量器具均應具(ju)有有(you)效(xiao)的(de)檢定(ding)證書(shu)或校準證(zheng)書；
（3）超(chao)聲(sheng)流(liu)量計(ji)傳感(gan)器量值溯(su)源是(shi)的管(guan)道口徑應(ying)盡(jin)可(ke)能和(he)現場(chang)使用的管(guan)道口徑一(yi)緻，如(ru)果口(kou)徑(jing)比(bi)值超過2倍(bei)或小于1/2，還(hai)應增加(jia)1個(ge)0.5%的附(fu)加誤(wu)差。

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