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摘 要： 許多液體流量計無(wú)法離線(xiàn)送檢，部分可以采用超聲流量計在線(xiàn)比對的方式對流量計的工作狀態(tài)進(jìn)行確認。對比對有影響的因素有聲速、管道內流體的軸向平均流速、聲道長(cháng)度、管道外周長(cháng)和管道壁厚等。分析對比對有影響的因素，并提出相應的處理方法。
1 引言
超聲流量計比對法是目前使用#多的一種液體流量?jì)x表在線(xiàn)使用中檢驗的方法，超聲流量計按檢測原理可分為多種，主要有時(shí)差法、多普勒法和聲束偏移法，其中在線(xiàn)使用中檢驗采用#多的是基于時(shí)差法的外夾式超聲流量計。
2 時(shí)差法超聲流量計
時(shí)差法超聲流量計利用流速不同會(huì )使超聲波在流體中傳播的速度發(fā)生變化，通過(guò)分析計算改變的超聲波信號，可以檢測到流體的流速，進(jìn)而可以得到流量值。通常認為聲波在流體中的實(shí)際傳播速度是由介質(zhì)靜止狀態(tài)下聲波的傳播速度（c f ）和流體軸向平均流速（v m ）在聲波傳播方向上的分量組成。如圖1所示，順流和逆流傳播時(shí)間與各量之間的關(guān)系是：
式中：
t up 為超聲波在流體中逆流傳播的時(shí)間；
t down 為超聲波在流體中順流傳播的時(shí)間；
L為聲道長(cháng)度；
c f 為聲波在流體中傳播的速度；
v m 為流體的軸向平均流速；
φ 為聲道角。
利用式（1）的兩個(gè)公式得出流體流速的表達式：
利用公式得出流體軸向平均流速后，可以通過(guò)下式得出管道內的流量：
式中：
A為管道內截面積，m 2 。
ID為管道內直徑，m。
l ˉ 為管道外周長(cháng)，m；
d ˉ 為管道壁厚，m。
通過(guò)數學(xué)模型，可看出影響超聲流量計測量結果的因素包括聲速、管道內流體的軸向平均流速、聲道長(cháng)度、管道外周長(cháng)和管道壁厚。
3 影響因素
下面從這幾個(gè)方面討論具體應用時(shí)需要注意的問(wèn)題。
3.1 聲速
超聲流量計內置多種流體可以選擇，勾選流體類(lèi)型和流體溫度后，超聲流量計自動(dòng)顯示相應在該流體內的聲速。如果超聲流量計內沒(méi)有測量介質(zhì)的選項，需要手動(dòng)輸入聲速。
外夾式超聲流量計的傳感器安裝在管道外側，所以還須考慮管道對聲速的影響。需要正確地輸入管道的材質(zhì)、是否有內襯及內襯的材質(zhì)、管道及內襯的厚度，對于碳鋼等管材，還需要考慮管道內側銹蝕的因素，管道內壁銹蝕產(chǎn)生氣泡或銹蝕與管道形成間隙，會(huì )對聲速測量形成較大影響。對于使用時(shí)間較長(cháng)，懷疑內部銹蝕的管道，選定測量位置后可以用榔頭輕輕敲擊，可以使管道內表面的銹蝕脫落，吸附在管壁的氣泡也會(huì )被流體沖走，減少對聲速測量的影響。
3.2 管道內流體的軸向平均流速
超聲流量計的原理是測量管道內軸向平均流速，從而推導出管道內的流量，保證軸向平均流速測量準確可靠就顯得格外重要。
超聲流量計測量處的流體應該是充分發(fā)展的紊流。要保證管道是滿(mǎn)管流動(dòng)，選擇超聲流量計安裝位置時(shí)水平走向的管道不要選擇在#高點(diǎn)的位置。如果超聲流量計安裝位置的管道不是水平走向，則要選擇流體從下往上的管道，保證管道滿(mǎn)管、無(wú)氣泡。
超聲流量計的流量測量建立在理想的速度分布基礎上，如果管道內的流速分布混亂，則無(wú)法得到理想的測量結果。在選擇超聲流量計的安裝位置時(shí)，應避免選擇靠近閥門(mén)下游（尤其不全開(kāi)的閥門(mén)）、靠近水泵處、變徑下游、彎頭下游。保證超聲流量計的上下游有足夠的直管段，使得流體速度分布達到比較理想的狀態(tài)，才能保證測量得到的平均流速能真實(shí)反映管道內流體的流速。
3.3 聲道長(cháng)度
管道已知、超聲流量計的傳感器選定的情況下，聲道長(cháng)度僅和傳感器的安裝方式有關(guān)。超聲流量計傳感器的安裝方式主要有Z法安裝、V法安裝和W法安裝。V法安裝使用的#為普遍，Z法安裝主要用于DN10以下小管道（配合專(zhuān)用夾具）和DN500以上的大口徑管道；V法安裝時(shí)兩個(gè)傳感器在管道同一側，兩個(gè)傳感器保證在與管道軸線(xiàn)平行的同一直線(xiàn)上相對容易；V法安裝時(shí)兩個(gè)傳感器分布在管道的兩側，同時(shí)傳感器與管道貼合點(diǎn)應在包含管道軸線(xiàn)的同一平面上，安裝時(shí)需要根據現場(chǎng)管道的走向選取傳感器的安裝位置。
3.4 管道外周長(cháng)（或外直徑）
選定超聲流量計傳感器安裝位置后，需要對選定管段表面處理后測量管道外周長(cháng)（或外直徑）。小口徑的管道可以測量外周長(cháng)或者用游標卡尺直接外管徑，大口徑的管道只能測量外周長(cháng)。用卷尺在安裝傳感器位置測量幾次，選擇#小的值作為外周長(cháng)。也可以用彈性小的細線(xiàn)繞管道，在同一位置調整細線(xiàn)幾次，得到#短長(cháng)度，再用卷尺測量這一長(cháng)度。
3.5 管道壁厚
選定傳感器安裝位置后，需要對管道表面處理，去除油污、表面油漆等，并打磨光滑，在換能器安裝位置均布幾個(gè)點(diǎn)，使用測厚儀測量管道壁厚，并取其平均值作為管道壁厚。對無(wú)法測量的參數，如管道材質(zhì)、襯里材料、厚度等，根據現場(chǎng)技術(shù)資料查明并確認。
除上述因素，具體使用中還應注意以下方面：
（1）在線(xiàn)比對用超聲流量計應有有效的溯源證書(shū)，其基本誤差應不低于±0.5%；
（2）在線(xiàn)比對用到的其他輔助設備，如卷尺、測厚儀、秒表等計量器具均應具有有效的檢定證書(shū)或校準證書(shū)；
（3）超聲流量計傳感器量值溯源是的管道口徑應盡可能和現場(chǎng)使用的管道口徑一致，如果口徑比值超過(guò)2倍或小于1/2，還應增加1個(gè)0.5%的附加誤差。
