本文闡述了超聲波流量計(jì)的基本原理和測(cè)量原理，通過(guò)超聲波流量計(jì)在電廠實(shí)際測(cè)流的應(yīng)用實(shí)例與其他傳統(tǒng)流量計(jì)做了對(duì)比分析，得出超聲波流量計(jì)無(wú)論是在測(cè)量的靈敏度、精度，還是在測(cè)量范圍上都比其它測(cè)流設(shè)備高。還有其它傳統(tǒng)流量計(jì)所不具備的*的諸如無(wú)損在線安裝、杜絕腐蝕、可積算熱量、多路輸入顯示（一表多用）等一系列*性能。

4 超聲波流量計(jì)的技術(shù)特性優(yōu)勢(shì)

超聲波流量計(jì)的主要特性如下：

<一>可實(shí)現(xiàn)無(wú)損安裝（外縛式），并由此延伸出如下幾個(gè)*的特點(diǎn)：ａ．無(wú)損安裝；b。不破壞設(shè)備，可在連續(xù)運(yùn)行的狀態(tài)下測(cè)量；Ｃ．從根本上杜絕腐蝕；ｄ．可作工具儀表，隨意移動(dòng)選擇測(cè)點(diǎn)，對(duì)流量進(jìn)行判定；ｅ．滿足測(cè)量管徑ф１５ｍｍ－６０００ｍｍ，大管徑無(wú)需特殊加工。一臺(tái)表可任意測(cè)量各種管徑的流量；ｆ．基本免除維護(hù)（無(wú)需定期校驗(yàn)、清洗等維護(hù)）。

<二>可實(shí)現(xiàn)正反雙向計(jì)量，并可計(jì)算顯示凈累積值。

<三>精度優(yōu)于１％，通常在０.５％～１％之間，工況理想時(shí)可達(dá)０.３％。

<四>量程比zui大，基本無(wú)上限。

<五>可作熱量計(jì)用。

<六>小信號(hào)切除值，zui小可達(dá)０.０３％。

<七>多種信號(hào)輸出和多路信號(hào)輸入，同窗顯示多種參量，一表多用。

<八>測(cè)量時(shí)對(duì)直管路要求相對(duì)寬松。

<九>使用操作簡(jiǎn)單，所有參量輸入以及數(shù)據(jù)修整均為面板寫(xiě)讀方式。

<十>測(cè)量管道適用范圍可用于一切密致材質(zhì)管道。

在以上諸多特性中第“二”、“三”、“八”、“十”項(xiàng)外，其它特性均為超聲波流量計(jì)所*的特點(diǎn)或其它傳統(tǒng)流量計(jì)所不能達(dá)到的性能范圍。

超聲波流量計(jì)與其它流量計(jì)的性能比較

１．無(wú)損安裝（外縛式）超聲波流量計(jì)的測(cè)量，根據(jù)換能器的安裝方式可分為“外縛式”、“插入式”和“管段式”三種形式。而“外縛式”安裝是目前其它任何流量計(jì)所無(wú)法做到的*的測(cè)量方式，基于這種特性自然誕生出幾種優(yōu)點(diǎn)：ａ．這種測(cè)量方式不會(huì)產(chǎn)生壓力損失。我們知道常用的各種壓差式流量計(jì)靠截流取壓差，靠變送器將機(jī)械量轉(zhuǎn)換成電量，進(jìn)而取得相對(duì)應(yīng)的模擬電流，從而計(jì)算出體積流量，這樣自然會(huì)產(chǎn)生壓力損失，運(yùn)行成本高。而用超聲波流量計(jì)的“外縛式”安裝，則可*改變這一現(xiàn)狀，運(yùn)行成本大大降低。

b．安裝時(shí)無(wú)需破壞管道。可在生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)測(cè)量，其它流量計(jì)無(wú)論是管段式或是插入式均需要在管道上開(kāi)孔或截管法蘭連接，或要停運(yùn)安裝，而超聲波流量計(jì)則無(wú)需，故而安裝成本大大降低。

ｃ．由于“外縛式”測(cè)量為非接觸式測(cè)量，測(cè)量時(shí)探頭是夾縛在管道外側(cè)，與被測(cè)介質(zhì)不接觸，自然沒(méi)有防腐處理的要求。而其它流量計(jì)，均要考慮如何處理解決防腐問(wèn)題。且工藝上對(duì)防腐要求愈高，儀表對(duì)接介材質(zhì)的選材等級(jí)愈高，其造價(jià)亦愈昂貴，而超聲波流量計(jì)在此情況時(shí)價(jià)格不變，優(yōu)勢(shì)明顯。

ｄ．可作為工具表，隨意對(duì)各流量測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量、對(duì)比和判定。在運(yùn)行工況時(shí)，時(shí)常會(huì)需要隨時(shí)對(duì)多個(gè)測(cè)點(diǎn)的流量進(jìn)行比對(duì)或判定，或臨時(shí)需要某一點(diǎn)的流量值，這時(shí)用其它儀表測(cè)量需要停運(yùn)或到處開(kāi)孔，顯然是不可能做到，這時(shí)只有超聲波流量計(jì)可以滿足要求。

ｅ．測(cè)量適用的管徑范圍寬?？稍讧妫保担恚碇璃妫叮埃埃埃恚淼墓軓椒秶鷥?nèi)進(jìn)行測(cè)量而無(wú)需特殊加工。在管徑足夠大時(shí)，其它流量計(jì)均會(huì)受到機(jī)械加工或運(yùn)輸?shù)南拗贫鵁o(wú)法滿足測(cè)量，這時(shí)只有用超聲波流量計(jì)才可解決，而且一臺(tái)表可任意測(cè)量各種管徑，而其它管段式儀表一臺(tái)表只能針對(duì)性地測(cè)量一種管徑的流量。

ｆ．無(wú)定期調(diào)校和定期拆洗等要求。由于儀表不與被測(cè)介質(zhì)接觸，故而無(wú)需進(jìn)行定期拆洗，同時(shí)整個(gè)測(cè)量過(guò)程中均為電子信號(hào)，沒(méi)有機(jī)械量－電量的轉(zhuǎn)換變送環(huán)節(jié)，因此亦無(wú)需定期進(jìn)行機(jī)械零點(diǎn)和滿量程的調(diào)校、定期排污等維護(hù)工作，大大降低儀表的運(yùn)行維護(hù)成本。

２．可實(shí)現(xiàn)正反雙向計(jì)量。由于運(yùn)用時(shí)差原理，流體正反向流動(dòng)時(shí)均可產(chǎn)生速度差，因此儀表可測(cè)量出正向或反向流體的瞬時(shí)和累積流量并可計(jì)算出凈累積流量。

大大拓寬了工藝生產(chǎn)對(duì)測(cè)量的要求，而其它大部分流量計(jì)只能測(cè)量單一方向的流量。

３．超聲波流量計(jì)的精度為優(yōu)于１％。一般情況下根據(jù)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)工況的不同，其精度在０.５％～１％之間，理想工況下可達(dá)０.３％。這一精度在目前各種測(cè)流設(shè)備中屬高精度儀表，目前只有質(zhì)量流量計(jì)和電磁流量計(jì)可達(dá)這一精度。

４．量程比大，基本無(wú)上限。除超聲波流量計(jì)外，目前其它任何流量計(jì)均存在一個(gè)受限于測(cè)量范圍亦即量程比的問(wèn)題，對(duì)于足夠?qū)挼牧砍谭秶?。只能分段測(cè)量。

５．可作熱量計(jì)用。在測(cè)量流量時(shí)，將被測(cè)回路去、回溫度的電流信號(hào)輸入至流量計(jì)，即可直接積算并顯示流體回路的熱量值。

６．小信號(hào)切除值極低，zui小可達(dá)０.０３％。這時(shí)其它傳統(tǒng)流量計(jì)所不能做到的，所有測(cè)流設(shè)備均有一個(gè)測(cè)量死角的問(wèn)題，尤其在小流量測(cè)量時(shí)，亦即儀表的靈敏度，小信號(hào)（即小流量測(cè)量）切除值越低，說(shuō)明儀表的靈敏度越高，這方面超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)顯著。

７．多種信號(hào)輸出和多路信號(hào)輸入顯示。儀表具有模擬電流４～２０ｍＡ輸出、數(shù)字通訊信號(hào)（ＲＳ－２３２串行接口）輸出、模擬開(kāi)關(guān)量輸出、頻率信號(hào)輸出。同時(shí)還有接收多路信號(hào)輸入的端口，可同窗顯示溫度、壓力等參量，一表多用，可省用多個(gè)顯示表。

８．對(duì)被測(cè)管道材質(zhì)適用范圍廣?？捎糜谝磺忻苤虏馁|(zhì)的管道，并允許有內(nèi)襯。

９．使用操作簡(jiǎn)單，所有參量輸入以及數(shù)據(jù)修整均可實(shí)現(xiàn)以面板寫(xiě)讀方式完成。

１０．對(duì)直管段的要求較寬松，一般流量計(jì)，尤其是差壓式流量計(jì)在選擇測(cè)點(diǎn)時(shí)均有直管的要求，以確保穩(wěn)流，使測(cè)量結(jié)果盡可能接近真實(shí)值。通常會(huì)嚴(yán)格要求測(cè)點(diǎn)前１０Ｄ后５Ｄ（“Ｄ”指被測(cè)管徑）。而超聲波流量計(jì)對(duì)此則較寬松，測(cè)點(diǎn)的前７Ｄ后３Ｄ即可，甚至更小，測(cè)量點(diǎn)選擇范圍更寬。這樣測(cè)量時(shí)會(huì)更加方便，減少測(cè)量時(shí)的安裝難度。

當(dāng)然，任何儀器均不是的，超聲波測(cè)流也有其局限性，目前常用的超聲波流量計(jì)還只能測(cè)量液體（而測(cè)量氣體的超聲波流量計(jì)目前還是造價(jià)昂貴，未能普及）。另外，由于受材料科學(xué)發(fā)展的制約，目前的超聲波流量計(jì)尚不能測(cè)量高溫介質(zhì)，到目前為止，zui高可測(cè)量的介質(zhì)溫度是在１５０℃以內(nèi)。

超聲波流量計(jì)與其它傳統(tǒng)流量計(jì)的價(jià)格比較目前發(fā)電廠對(duì)于流量的測(cè)量手段除超聲波外主要采用以下幾種方式：差壓式流量計(jì)、渦銜流量計(jì)、電磁流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)等。由于歷史原因，應(yīng)用zui廣的是差壓式流量計(jì)。這種流量計(jì)應(yīng)用歷史zui長(zhǎng)，用戶相對(duì)比較熟悉，這一測(cè)量系一般由四個(gè)單元組成：一次單元（節(jié)流裝置）、導(dǎo)壓系統(tǒng)、變送單元和顯示單元。

其中一次單元——節(jié)流裝置由于節(jié)流方式得不同而種類(lèi)繁多，根據(jù)不同工況的要求，主要有標(biāo)準(zhǔn)孔板、Ｖ錐、楔式、阿牛巴、威力巴、雙曲線、文丘理管等方式。節(jié)流裝置的價(jià)格與被測(cè)管徑的大小取樣方式及防腐材質(zhì)有關(guān)，通常管徑越大防腐要求越高及其價(jià)格也越高，另外變送單元主要是變送器，常用的ＥＭＥＲＳＯＮ?。遥希樱牛停希眨危浴。常埃担焙停常埃梗挡顗鹤兯推?，材質(zhì)為１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ價(jià)格一般在０．６萬(wàn)元至０．９萬(wàn)元ＲＭＢ，材質(zhì)為３１６Ｌ或其它更高時(shí)價(jià)格在１萬(wàn)～１．８萬(wàn)元ＲＭＢ之間。導(dǎo)壓系統(tǒng)由導(dǎo)壓管材、一次閥門(mén)、二次閥門(mén)、排污閥門(mén)及平衡閥門(mén)組成，一套價(jià)格一般為０．１５萬(wàn)元ＲＭＢ左右。顯示單元一般采用流量開(kāi)方積算顯示儀，價(jià)格一般在０．１５萬(wàn)元ＲＭＢ左右。以一般防腐要求，管徑為常用的ＤＮ２００為例。一個(gè)完整測(cè)量系統(tǒng)價(jià)格一般在１．５萬(wàn)元ＲＭＢ～１。９萬(wàn)元ＲＭＢ。若在測(cè)量循環(huán)水管道等大管徑時(shí)，價(jià)格隨之上升，應(yīng)在２萬(wàn)元ＲＭＢ以上，超大管徑時(shí)則無(wú)法實(shí)際測(cè)量，由于其測(cè)量精度為１．５級(jí)故此在對(duì)精度要求較高時(shí)亦不可用。另外安裝時(shí)必須停運(yùn)，須動(dòng)用機(jī)務(wù)和配合防腐處理，投運(yùn)后需要定期對(duì)導(dǎo)壓管路進(jìn)行排污，定期對(duì)變送器進(jìn)行調(diào)校等維護(hù)工作，這樣整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)除了設(shè)備費(fèi)用外還需增加安裝費(fèi)用和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。

渦銜流量計(jì)為法蘭連接，無(wú)需導(dǎo)壓管路，其價(jià)格隨被測(cè)管徑大小而改變。在ＤＮ２００時(shí)價(jià)格在１．２萬(wàn)元ＲＭＢ左右，防腐要求高時(shí)，價(jià)格更高。但由于其測(cè)量流體漩渦頻率原理的要求，在現(xiàn)場(chǎng)有振動(dòng)時(shí)不可用。超大管徑時(shí)也不可用。另外測(cè)量精度和靈敏度較低，在對(duì)此項(xiàng)要求較高時(shí)亦不可用。

在上世紀(jì)八十至九十年代，尤其九十年代中后期，一種精度更高的儀表—電磁流量計(jì)在各電廠中開(kāi)始逐步廣泛使用。其測(cè)量工況適用性和測(cè)量精度大體與超聲波流量計(jì)相當(dāng)，測(cè)量精度標(biāo)稱(chēng)０．５級(jí)，實(shí)際測(cè)量精度在０．５％－１％之間，高于此前常用的其它傳統(tǒng)流量計(jì)。靈敏度也較高。由于其安裝方式也是法蘭連接，故此其價(jià)格也是隨管徑的增大而增加。目前常用的德國(guó)Ｅ＋Ｈ、科隆、日本橫河等公司產(chǎn)品均價(jià)格不菲。以ＤＮ２００管徑為例，價(jià)格一般在３萬(wàn)元ＲＭＢ左右，但被測(cè)管徑為ＤＮ４００或ＤＮ６００時(shí)，價(jià)格高達(dá)５～７萬(wàn)元ＲＭＢ以上。在對(duì)腐蝕性介質(zhì)測(cè)量時(shí)，價(jià)格也要相應(yīng)增加。還有由于電磁流量計(jì)是以流體通過(guò)儀表時(shí)的磁通量變化的原理進(jìn)行測(cè)量，因此只能測(cè)量導(dǎo)電的液體介質(zhì)，在管徑過(guò)大時(shí)和非導(dǎo)電介質(zhì)時(shí)（如水處理的純水環(huán)節(jié)，油量等）則不可用。

*，質(zhì)量流量計(jì)精度高，適用范圍廣，靈敏度和穩(wěn)定性均十分理想，只是價(jià)格昂貴。不經(jīng)濟(jì)，一般只在特殊場(chǎng)合少量使用（如發(fā)電廠點(diǎn)火油路的油量）。以發(fā)電廠點(diǎn)火油管路測(cè)量為例，一般管徑在ＤＮ５０～ＤＮ８０之間。德國(guó)ＲＯＴＡＭＡＳＳ、美國(guó)ＲＯＳＥＭＯＵＮＴ等公司的科里奧利式質(zhì)量流量計(jì)，價(jià)格均在１０萬(wàn)元ＲＭＢ以上。

超聲波流量計(jì)在市場(chǎng)上的出現(xiàn)是在上世紀(jì)九十年代，各發(fā)電廠也是于九十年代中后期開(kāi)始陸續(xù)裝備，其性能*，使用效果良好。只是由于價(jià)格較貴，早期只是少量裝備便攜式流量計(jì)，用作流量判定的工具儀器。

隨著技術(shù)的發(fā)展、市場(chǎng)的成熟，超聲波流量計(jì)的價(jià)格越來(lái)越趨于合理。加之發(fā)電廠對(duì)測(cè)量效果要求的不斷提高，超聲波流量計(jì)相對(duì)其它流量計(jì)的性價(jià)比優(yōu)勢(shì)越發(fā)明顯，尤其進(jìn)入本世紀(jì)后，發(fā)電廠在選擇測(cè)流方式時(shí)尤其對(duì)超聲波特別關(guān)注，開(kāi)始大量裝備超聲波流量計(jì)。目前常用的進(jìn)口品牌有美國(guó)麗聲ＰＯＬＹＳＯＮＬＣＳ　ＤＣＴ７０８８系列、迪納聲?。模伲危粒樱希危桑印。牛遥桑牛樱梗埃毕盗?、日本橫河、英國(guó)ＭＩＣＲＯＮＥＳ，韓國(guó)ＰＵＩＳＥ　ＰＬＳ－７８０系列等，便攜式（工具表）一般價(jià)格在５～７萬(wàn)元ＲＭＢ之間，固定式價(jià)格一般在３～５萬(wàn)元ＲＭＢ之間。價(jià)格*的屬韓國(guó)ＰＵＩＳＥ公司生產(chǎn)的ＰＬＳ－７８０系列，這一系列是韓國(guó)ＰＵＬＳＥ公司專(zhuān)門(mén)固定式為２．４８萬(wàn)元ＲＭＢ，集中批量采購(gòu)應(yīng)該還會(huì)更低。

5 超聲波流量計(jì)在工業(yè)企業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例

由于超聲波流量計(jì)較其它流量計(jì)的技術(shù)特性優(yōu)勢(shì)，在電廠流量測(cè)量中越來(lái)越受到關(guān)注，并開(kāi)始大量應(yīng)用。下面列舉幾個(gè)典型應(yīng)用實(shí)例。

2007年越南ＩＡＧＩＡＩⅢ水電站，水輪機(jī)組循環(huán)水需要對(duì)流量測(cè)量，由于管徑超大，分別是ＤＮ3000、ＤＮ6000，通過(guò)對(duì)各種流量計(jì)充分論證后，zui終確認(rèn)只有用超聲波流量計(jì)可行，后選用ＰＬＳ－７８０系列超聲波流量計(jì)理想解決了問(wèn)題。

在不停產(chǎn)即運(yùn)行狀態(tài)下在線安裝流量?jī)x表，超聲波流量計(jì)顯示出*的*性。

華電鄒縣發(fā)電廠爐補(bǔ)給水，原管路上所裝渦銜流量計(jì)損壞，更換時(shí)不能停運(yùn)，選擇超聲波流量計(jì)便輕松方便地解決了問(wèn)題。

華能白楊河電廠凝結(jié)水管道上已安裝了渦銜流量計(jì)，由于工藝變更，要求取得小流量更為的測(cè)量值，渦銜流量計(jì)的小信號(hào)切除值高，亦即流量過(guò)小時(shí)儀表測(cè)量不到，因此在不停產(chǎn)狀態(tài)下新裝了超聲波流量計(jì)，滿足了這一要求。

2003年以前，華能白楊河電廠補(bǔ)給水，一直是沿用差壓式流量計(jì)進(jìn)行單一方向測(cè)量，外購(gòu)水以此為結(jié)算標(biāo)準(zhǔn)。在安裝超聲波流量計(jì)時(shí)，發(fā)現(xiàn)儀表顯示有負(fù)流量現(xiàn)象（經(jīng)過(guò)多個(gè)部門(mén)多方查找，zui終發(fā)現(xiàn)水網(wǎng)回路確有回流現(xiàn)象），其凈累積值遠(yuǎn)沒(méi)有以前的測(cè)量值那么大，為此給發(fā)電廠節(jié)省了一大部分購(gòu)水費(fèi)用。

2006年，山東歐化家紡修建排污水管道，在直管段不足（只有６倍直徑）用其他流量計(jì)均無(wú)法測(cè)量，經(jīng)過(guò)論證zui終選用ＰＬＳ－７８０超聲波流量計(jì)完滿解決問(wèn)題。

山東九九集團(tuán)供水管道距離供水控制中心有八公里遠(yuǎn)，選用ＰＬＳ－７８０超聲波流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量并使用ＧＰＲＳ無(wú)針對(duì)中國(guó)市場(chǎng)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品。便攜式價(jià)格為3.2萬(wàn)元ＲＭＢ，線傳輸功能配給通訊模塊實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和控制目的，為其帶來(lái)諸多方便。棗莊熱力公司通過(guò)選用ＰＬＳ－７８０超聲波熱量計(jì)，對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)了完滿的熱量計(jì)量結(jié)算。

2008年，魯能運(yùn)河發(fā)電廠要增加對(duì)點(diǎn)火油回路的油量進(jìn)行測(cè)量，此前所用的流量計(jì)為質(zhì)量流量計(jì)，價(jià)格均在８～１０萬(wàn)元ＲＭＢ，不但昂貴，而且交貨周期很長(zhǎng)，且安裝亦不方便。后選用韓國(guó)ＰＵＩＳＥ公司ＰＬＳ－７８０Ｆ系列外夾式超聲波流量計(jì)，只花費(fèi)了２萬(wàn)多元ＲＭＢ便解決了問(wèn)題?！?/span>

山東銀河膠帶集團(tuán)對(duì)其各分廠實(shí)行獨(dú)立成本核算，其中能源是成本主要組成之一。集團(tuán)自備發(fā)電廠給各分廠供熱，要求計(jì)算熱量，為此安裝了超聲波流量計(jì)／熱量計(jì)便簡(jiǎn)單理想地解決了問(wèn)題。

華電漯河發(fā)電廠，水處理測(cè)流時(shí)選用了部分電磁流量計(jì)，安裝前一部分管道已整體做好了防腐內(nèi)襯，管段式的電磁流量計(jì)安裝時(shí)必然要破壞管道的防腐層，安裝后再進(jìn)行整體防腐處理，不但加工難度很大，而且成本也大幅度增加，zui終改用ＰＬＳ－７８０Ｆ系列超聲波流量計(jì)順利地解決了問(wèn)題，而未增加絲毫設(shè)備和安裝費(fèi)用。另外由于電磁流量計(jì)只能測(cè)量導(dǎo)電介質(zhì)，對(duì)純水的測(cè)量部分也改用了這一款超聲波流量計(jì)，均達(dá)到了理想的效果。

6 結(jié)束語(yǔ)

超聲波流量計(jì)也有其局限性，目前還只能測(cè)量常溫下的液體。因此在電廠測(cè)流的應(yīng)用中主要還是在水系統(tǒng)和點(diǎn)火油系統(tǒng)上。但相信隨著材料科學(xué)以及其他相關(guān)科學(xué)的發(fā)展，超聲波流量計(jì)以其*的中和性能，應(yīng)用范圍和前途更加廣闊。

目前，越來(lái)越多的電廠在測(cè)流時(shí)將超聲波流量計(jì)作為主要儀表之一。特別是在大管徑液體流量測(cè)量，防被測(cè)介質(zhì)腐蝕要求高、小流量測(cè)量、受直管段限制等場(chǎng)合、外敷式超聲波流量計(jì)已成為。其具有安裝使用方便和免維護(hù)、使用壽命長(zhǎng)等一系列*的優(yōu)點(diǎn)，受到電廠基層運(yùn)行和檢修人員的歡迎。

目前，在天然氣和市政工程中應(yīng)用超聲波流量計(jì)雙文實(shí)例也很多?？傊暡髁坑?jì)將有較大的發(fā)展空間