引言

超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)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(cè)出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測(cè)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(jì)。

超聲波流量計(jì)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(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計(jì)聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開水流的流量測(cè)量。使用超聲波流量計(jì)比不用在流體中安裝測(cè)量元件故不會(huì)改變流體的流動(dòng)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(jì)。

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(jì)測(cè)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(shí)候，供回水的瞬時(shí)偏差能達(dá)到200～300T/h，這就意味著日失水量達(dá)到7200T，這是任何一個(gè)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(jì)拆除進(jìn)行校驗(yàn)，為了解決這一問題，我們?cè)O(shè)計(jì)出雙超聲波流量計(jì)在線比對(duì)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(jì)量工藝系統(tǒng)圖，系統(tǒng)采用的是焓差法測(cè)量供熱量，利用供水管線上的V錐流量計(jì)和溫度探頭組成供水熱焓測(cè)量單元，所測(cè)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(jì)和溫度探頭組成回水熱焓測(cè)量單元，所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)入熱量積算儀，熱量積算儀通過定時(shí)采樣，計(jì)算出供回水的焓值差從而計(jì)算出受熱端消耗的熱量。

圖1 計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

在實(shí)際計(jì)量過程中供、回水流量計(jì)所測(cè)量的流量會(huì)存在偏差，即系統(tǒng)失水，這個(gè)失水如果在正常范圍之內(nèi)是合理的，對(duì)計(jì)量的影響也不會(huì)很大，但是如果供、回水實(shí)時(shí)流量值偏差較大則不僅會(huì)影響儀表的正常計(jì)量也反映出系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)失水過大，在貿(mào)易計(jì)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(jì)測(cè)量圖

二、雙超聲波在線測(cè)量

為了解決上述問題，消除雙方對(duì)計(jì)量表具存在的疑問，我們?cè)O(shè)計(jì)了雙超聲波在線測(cè)量比較的方案，測(cè)量方式見圖2。在超聲波流量計(jì)的位置選擇上需要注意的是，應(yīng)選擇在V錐流量計(jì)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(huì)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(jì)的檢測(cè)。

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(cè)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(shí)對(duì)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(cè)量我們搜集到一些有效數(shù)據(jù)，詳見表1

表1：