摘要:管道(dao)材質及管(guan)徑在很大(da)程度上影(ying)響超聲波(bo)流量計 的(de)計量精度(du)。文章主要(yao)介紹了利(li)用實驗室(shi)現有的液(ye)體流量标(biao)🌈準裝置，對(dui)超聲波流(liu)量計在不(bu)同管道🔴材(cai)質⛷️、不同管(guan)徑的條件(jian)下進行流(liu)量系數的(de)修正，以提(ti)高超🚶聲波(bo)流量計在(zai)現場校準(zhun)時的計量(liang)精度。
1概述(shu)
　　超聲波流(liu)量計主要(yao)由流量計(ji)表體、超聲(sheng)換能器及(ji)其安裝部(bu)件、信号處(chu)理單元和(he)流量計算(suan)機組成。換(huan)能器利用(yong)壓電✔️效應(ying)發射和接(jie)收聲波，通(tong)過檢測流(liu)體對超聲(sheng)波(或超聲(sheng)脈沖)的影(ying)響來測😘量(liang)流體體積(ji)流量。其原(yuan)理是:傳遞(di)的聲訊号(hao)穿過管道(dao)♊内流動的(de)介質時，其(qi)傳遞速度(du)受介☀️質流(liu)動速度的(de)影響，聲訊(xun)🏒号在2個傳(chuan)感器之間(jian)的傳遞時(shi)間取決于(yu)管道🍓内介(jie)質的流速(su)，一個聲訊(xun)号通🐇過上(shang)遊的時間(jian)要比它通(tong)❗過下遊的(de)時間長。這(zhe)個時間差(cha)值與管道(dao)内介質的(de)流速成比(bi)例。通過測(ce)量‼️這個時(shi)間差值就(jiu)可以㊙️得到(dao)⭕管道内介(jie)質的流❌速(su)，從而計算(suan)出流體的(de)流量。
　　超聲(sheng)波流量計(ji)的優點有(you):①适用于各(ge)種管徑流(liu)量的測量(liang)，流速和管(guan)徑越大，精(jing)度越高，②測(ce)量範圍(量(liang)程比)寬，一(yi)般爲💃1:50;③無壓(ya)力損失，可(ke)大大降低(di)長輸管道(dao)增壓的費(fei)用;④無可動(dong)部件，可雙(shuang)向測量。
　　但(dan)是超聲波(bo)流量計也(ye)存在其自(zi)身不足，需(xu)要輸入🧡的(de)參數比較(jiao)多，如被校(xiao)流量計配(pei)套管道的(de)材質、外徑(jing)、壁厚、測🐪量(liang)介質類型(xing)、介質溫度(du)等，此外，安(an)裝方式、安(an)裝位置等(deng)都會影響(xiang)🔴到标準🔞超(chao)聲波流量(liang)計的精度(du)。之前，已經(jing)有相關‼️專(zhuan)業人員研(yan)究了傳感(gan)器安裝✔️距(ju)離對超聲(sheng)波流量計(ji)計量性能(neng)的影響和(he)管道内徑(jing)的不同設(she)置對超聲(sheng)波流量❓計(ji)計量性能(neng)的影響。而(er)本文主要(yao)根據多年(nian)來現場校(xiao)準的經驗(yan)以及本單(dan)位液體流(liu)量标準裝(zhuang)置的口徑(jing)(DN15~DN250)，制作🌂了三(san)套材質的(de)管道(分别(bie)爲不鏽鋼(gang)、碳鋼和💁PVC，口(kou)徑分别爲(wei)DN15/DN50/DN100/DN150/DN200/DN250)(圖1)，分别标(biao)定不同管(guan)道材質及(ji)不♉同管徑(jing)下标準🌈超(chao)聲波流量(liang)計的流量(liang)修正系數(shu)K，再把流量(liang)修正系數(shu)K應用到🔴現(xian)場校準試(shi)驗中，以提(ti)高在線校(xiao)準的計量(liang)精度。
 
2流量(liang)修正系數(shu)K的标定
2.1流(liu)量修正系(xi)數K的定義(yi)
　　我們定義(yi)流量修正(zheng)系數K爲标(biao)準流量qs與(yu)超聲波流(liu)量計顯🔞示(shi)流量q的比(bi)值，即:
 
2.2被标(biao)定的超聲(sheng)波流量計(ji)
　　标定的超(chao)聲波流量(liang)計爲0.5級、用(yong)于現場校(xiao)準其他被(bei)校流量計(ji)的标準超(chao)聲波流量(liang)計，此超聲(sheng)波流量計(ji)含有🍉1對傳(chuan)感器⭕(即超(chao)⛷️聲波探.頭(tou))，測量範圍(wei)爲DN15~DN400。
2.3液體流(liu)量标準裝(zhuang)置(以下簡(jian)稱“裝置”)
　　采(cai)用的裝置(zhi)爲0.05%、測量口(kou)徑爲DN15~DN250的靜(jing)态質量法(fa)液體流量(liang)标準裝置(zhi)。
2.4标定方法(fa)
(1)将定做的(de)标準管道(dao)安裝到裝(zhuang)置.上。
(2)打開(kai)超聲波流(liu)量計，把相(xiang)關參數(如(ru)管道材質(zhi)、外徑、壁厚(hou)、粗☂️糙度、水(shui)溫等)設置(zhi)好，并将探(tan)頭根據所(suo)得到的安(an)🚩裝距🈲離安(an)裝在标準(zhun)管道上。
(3)啓(qi)動裝置，檢(jian)查密封性(xing)，保證不漏(lou)後調節流(liu)量至所需(xu)流量點，待(dai)流量穩定(ding)後進行标(biao)定。
(4)由于現(xian)場使用時(shi)超聲波流(liu)量計的流(liu)量值爲顯(xian)示♋值，因此(ci)在👅實驗室(shi)标定時，超(chao)聲波流量(liang)計的流量(liang)值亦通🔞過(guo)讀數獲得(de)，設定每點(dian)每次标定(ding)的時間爲(wei)60s，在标定時(shi)間内，每隔(ge)10s讀取一個(ge)顯示值，每(mei)次可以獲(huo)得6個數據(ju)，将這6個數(shu)據去掉最(zui)大和最小(xiao)值，剩餘4個(ge)做🆚平均，得(de)到該次的(de)超聲波流(liu)量計流量(liang)示值(q)ij，而标(biao)準流量值(zhi)(qs)ij由裝置♻️操(cao)作軟件得(de)到☀️，從而算(suan)出Kij。
每點進(jin)行3次标定(ding)，從而得到(dao)Ki;
 
　　根據超聲(sheng)波流量計(ji)的特性，分(fen)别在以下(xia)5個點進行(hang)标定:5、2、1、0.5以及(ji)0.3m/s，得到各流(liu)量點下的(de)Ki，從而算出(chu)超聲波流(liu)量計在該(gai)☔管道材質(zhi)及管徑下(xia)的流量修(xiu)正系數K:
 
2.5流(liu)量修正系(xi)數K
　　流量修(xiu)正系數K彙(hui)總表如表(biao)1所示，K折線(xian)圖如圖2所(suo)示。
 
2.6應用舉(ju)例
　　用标準(zhun)超聲波流(liu)量計現場(chang)校準一台(tai)DN100的電磁流(liu)量計，管道(dao)材質爲碳(tan)鋼，超聲波(bo)流量計顯(xian)示值爲qs=85.33m3/h，被(bei)校電磁流(liu)量計顯示(shi)值q=86.94m3/h。
2.6.1忽略不(bu)同材質對(dui)K的影響
　　由(you)于此前标(biao)準超聲波(bo)流量計隻(zhi)在DN100的不鏽(xiu)鋼管道📧上(shang)♻️進✌️行檢定(ding)🌐，沒做不同(tong)材質的流(liu)量修正系(xi)數K實驗，則(ze)此時K使用(yong)的🤞是不鏽(xiu)鋼材質的(de)值，爲1.0123，标準(zhun)超聲波流(liu)量計顯示(shi)值爲q's=qsxK=86.38m3/h，則示(shi)值誤差E'爲(wei):
 
2.6.2考慮不同(tong)材質對K的(de)影響
　　這種(zhong)情況下應(ying)該使用DN100、材(cai)質爲碳鋼(gang)的K值，查上(shang)表，得✊K=1.0181，那麽(me)标🔅準超聲(sheng)波流量計(ji)顯示值爲(wei)q"s=qsxK=86.87m3/h，此時示值(zhi)誤差E"爲:
 
3使(shi)用流量修(xiu)正系數K的(de)注意事項(xiang)
(1)對于現場(chang)校準部分(fen)未在實驗(yan)室标定過(guo)管徑的流(liu)量💁計(如DN32、DN40、DN65、DN80等(deng))，可利用實(shi)驗室标定(ding)過的相鄰(lin)兩個管徑(jing)㊙️的流🈲量修(xiu)正系數K進(jin)行插值得(de)到。如現場(chang)校準1台DN80，管(guan)道材質⚽爲(wei)不鏽鋼的(de)流量計，可(ke)根據DN50和🐕DN100
的(de)流量修正(zheng)系數Kxo進行(hang)現行插值(zhi)得到:
 
(2)标準(zhun)超聲波流(liu)量計每年(nian)周檢時，需(xu)更新以上(shang)流量修正(zheng)系數K彙總(zong)表。
4結束語(yu)
　　利用單位(wei)現有的液(ye)體流量标(biao)準裝置，對(dui)标準超聲(sheng)波流🌈量計(ji)進行了比(bi)較全面的(de)标定，從标(biao)定的結果(guo)🌈可以看出(chu)，流量修正(zheng)系數并沒(mei)有一定的(de)規律可尋(xun)。對于未能(neng)标定的管(guan)徑，可通過(guo)線性插值(zhi)得到其流(liu)量修正系(xi)☀️數。将标定(ding)得到的流(liu)量修正系(xi)數用于現(xian)場校準中(zhong)，可⭕提高在(zai)線校☂️準的(de)計量精🔅度(du)。

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