冶金企業(yè)是連續(xù)綜合作業(yè)，不但是耗能大戶也是耗淡水大戶。水是一種地球上的一種特殊資源，特別是淡水更是頻臨稀缺資源，地下水的噸水成本逐年大幅提高。節(jié)約用水已經(jīng)不僅僅是一個(gè)企業(yè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，更重要的是一個(gè)關(guān)乎企業(yè)持續(xù)發(fā)展與社會(huì)民生和諧發(fā)展的重大社會(huì)問(wèn)題。

計(jì)量是企業(yè)節(jié)約用水績(jī)效的測(cè)量技術(shù)支撐，計(jì)量對(duì)企業(yè)合理控制用水有著不可替代的顯示作用和指導(dǎo)作用。測(cè)量技術(shù)的支撐對(duì)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化管理起著基礎(chǔ)作用。

企業(yè)中的水計(jì)量，原來(lái)大多采用機(jī)械式水表，它存在著如下缺陷：⑴精度低，正負(fù)偏差大；⑵易損壞；⑶校驗(yàn)或校準(zhǔn)不便捷；⑷接表管道縮徑造成水壓力損失；⑸不能顯示實(shí)時(shí)流量；⑹特別是計(jì)量數(shù)據(jù)無(wú)法通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程傳送，不能適應(yīng)企業(yè)信息化需求。技術(shù)人員經(jīng)過(guò)對(duì)工業(yè)液體流量?jī)x表的資料審閱和實(shí)物對(duì)比，結(jié)合企業(yè)信息化建設(shè)需求，大多轉(zhuǎn)而采用超聲波流量計(jì)進(jìn)行水計(jì)量。據(jù)了解，萊鋼、濟(jì)鋼等大型冶金企業(yè)集團(tuán)計(jì)量處對(duì)總公司與煉鐵廠、煉鋼廠、各軋鋼廠、動(dòng)力廠之間的水計(jì)量已逐步采用超聲波流量計(jì)，并嘗試用便攜式進(jìn)行比對(duì)。

一、超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理

超聲波流量計(jì)是一種非接觸式流量計(jì)。工作原理是：超聲波在流體中傳播時(shí)其傳播速度要受到流體流速的影響，通過(guò)測(cè)量超聲波在流體中傳播速度可以檢測(cè)出流體的流速而換算出流量來(lái)。

以使用zui廣泛的時(shí)差法超聲波流量計(jì)為例，當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)順流方向超聲波的傳播速度會(huì)增大、逆流方向則減小，即同一傳播距離就有不同的傳播時(shí)間，再利用傳播速度之差與被測(cè)流體流速之關(guān)系求取流速而換算出流量。即當(dāng)超聲波束在管道內(nèi)水介質(zhì)流動(dòng)方向上的“上游傳感器”與“下流傳感器”之間傳播時(shí)，水的流動(dòng)會(huì)使超聲波束的傳播時(shí)間相對(duì)于靜態(tài)傳播產(chǎn)生一個(gè)微小變化，并且這個(gè)傳播時(shí)間的變化與水的流速成正比，這就是時(shí)差式超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理。

其關(guān)系的理論表達(dá)式如下式：V＝MD/sin2θ×△T/TupTdown

其中，M—為超聲波束在水中的直線傳播次數(shù)

θ—為超聲波束與水流動(dòng)方向的夾角

Tup—為超聲波束在正方向上的傳播時(shí)間（由上游傳感器到下游傳感器間的傳播時(shí)間）

Tdown—為超聲波束在逆方向上的傳播時(shí)間（由下游傳感器到上游傳感器間的傳播時(shí)間）

△T＝Tup－Tdown

二、超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)

超聲波流量計(jì)基于微處理技術(shù)，大多采用集成電路及低電壓寬脈沖發(fā)射技術(shù)而設(shè)計(jì)的。在測(cè)量技術(shù)上，為取得更高的分辨率和更大的測(cè)量范圍，多使用0.1ns超高分辨率時(shí)間測(cè)量線路。它專門用于液體介質(zhì)測(cè)量特別是水的測(cè)量。其顯著特點(diǎn)是：精度等級(jí)為±1.0%，可在不停產(chǎn)狀態(tài)下帶壓安裝，主機(jī)既可安裝于值控室還可輸出電流、脈沖等標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)并可利用RS232或RS485接口通訊進(jìn)行計(jì)量數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送。另外該流量計(jì)具有高可靠性、低功耗、抗干擾、安裝維護(hù)方便之優(yōu)點(diǎn)。

三、超聲波流量計(jì)的構(gòu)造與安裝

1、超聲波流量計(jì)的構(gòu)造

超聲波流量計(jì)一般可分現(xiàn)場(chǎng)傳感器（即探頭），傳輸電纜，顯示主機(jī)三大部分。其傳感器有外夾式、插入式、法藍(lán)式（即管段式），顯示主機(jī)分固定式、便攜式，而便攜式主機(jī)可配備外夾式傳感器對(duì)固定在線運(yùn)行的超聲波流量計(jì)進(jìn)行比對(duì)（現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)）且安裝十分簡(jiǎn)便（約10多分鐘）。

2、超聲波流量計(jì)測(cè)量點(diǎn)的確定

超聲波流量計(jì)需先選取一個(gè)適宜的測(cè)量點(diǎn)，然后把測(cè)量點(diǎn)的水管參數(shù)輸入流量計(jì)中，zui后將傳感器（即探頭）安裝在水管上。

⑴測(cè)量點(diǎn)的一般要求

超聲波流量計(jì)的測(cè)量點(diǎn)要求需在一定長(zhǎng)度的直管段上，即選擇水流分布均勻的管段，以減少測(cè)量誤差。

⑵測(cè)量點(diǎn)的選取原則

a、測(cè)量點(diǎn)宜選擇距上游（水流來(lái)方向）10倍管徑長(zhǎng)度、距下游（水流去方向）5倍管徑長(zhǎng)度的均勻直管段（即上、下游閥門在該長(zhǎng)度以外，或水管的拐點(diǎn)在該長(zhǎng)度之外）。
b、該直管段的材質(zhì)要均勻無(wú)疤、裂痕以利于超聲波傳輸。
c、該直管段的內(nèi)壁應(yīng)無(wú)水垢（若略有水垢有條件時(shí)可用蒸汽或高壓水吹掃）。
d、該直管段要充滿水（無(wú)論垂直或水平管段）。