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超聲波流量計在給水管路的應用
超聲波流量計是利用超聲波脈沖來測量管內斷面流體速度，通過電子運算出流量儀表。其安裝不會改變管道流體狀態，不產生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產管線正常運行，因而是一種理想的節能型流量計。和其它流量計相比它對各種管徑或管材的適用性強、使用經濟、方便，且易于數字遠傳等自動化管理。超聲波流量計根據換能器（又稱傳感器、探頭）對信號檢測的不同，種類較多。目前使用廣泛是時差超聲波流量計。時差式超聲波流量計是利用超聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時間差與流體流速成正比的原理來測量流體的流量。測量超聲波波束在流體中，正、逆時間差即可得出流體的流速，再根據給定的管徑計算出流體的流量。其在給排水管，尤其是中大管徑的管路中得到廣泛的應用。其制造工藝簡單，能滿足生產上的可靠性和精度要求。使用超聲波流量計時要仔細閱讀廠家提供的使用說明書，充分了解產品的性能、使用要求，再進行選型、安裝、運行和維護。
一、正確選型
超聲波流量計主要由超聲波換能器、儀表主機（流量顯示和電子運算系統）及信號傳輸線路等三部分組成。超聲波流量計分外夾式、插入式、管段式三種。外夾式超聲波流量計，可在管道正常運行、無需開孔安裝情況下安裝。其換能器多為外夾，安裝省時方便。此種方式不能在水泥管及管內結垢嚴重的管道，因其對超聲波衰減大、降低了儀表信號強度。插入式超聲波流量計，利用管道開孔工具在管壁上開小孔，換能器插入管道內，直接與介質接觸，不受管道材質及管內的結垢對超聲波傳輸－信號衰減的影響，測量的穩定更高。由于插入式換能器可在管路生產運行情況下安裝檢修，所以其應用廣泛。管道式超聲波流量計，精度比前兩者更高，而且不受管道材質、襯里的限制，適用于流量測量精度要求較高的場合。但其隨著管徑的增大，購置安裝成本也相應增加較大。同時要求切開管道安裝，安裝時對生產有一定的影響。
二、安裝要求
安裝換能器，需要考慮安裝位置和方式選擇兩個問題。確定位置保證管內流體滿管、流動平穩的位置。在安裝方式上，主要采用V方式、W方式和Z方式。使用較多是Z方式安裝的換能器信號強度較高，測量的穩定性好。
安裝位置選擇幾點注意事項：
1.避免管內流體擾動較大的位置。一般是選擇管段處于整個管路的較低（確保介質滿管且無空氣）、有較長的直管段位置且遠離如水泵、急彎、調節閥門等易引起介質紊流的位置。流體速度分布畸變時，該測量值與實際流量值可能存在較大的誤差。管段內不能有過多的氣泡或大顆粒的固體存在的位置，其對超聲波信號影響較大。換能器一般安裝在管道的水平兩側面。
2.換能器與流量計主機之間的電纜注意遠離大電磁場，尤其是變頻設備，做好主機電源與變頻器隔離，以免受到電磁場的干擾，影響測量精度。儀表安裝的位置避免有潮濕或有腐蝕性，使儀器的使用壽命縮短。
三、安裝調試使用，大致有以下幾點
基本參數的設置。儀表運行前，*先要根據現場管道不同設置基本參數，例如：單位制式、安裝方式、管道直徑、管道壁厚、管道材質、流體類型、換能器安裝間距等。
儀表自檢及調整。有信號強度、傳輸時間比及傳輸時間/時差等。此三項是超聲波流量計自檢的*基本的要求。可對換能器的安裝進行微調，達到廠家的要求值范圍。測量顯示值調試。有靜態調零、低流速切除、阻尼系數等調試。以消除儀表安裝初始計量偏差。
四、測量過程中誤差產生及消除
生產廠家提供的資料均稱超聲波流量計計精度高（精度可達±1.5%以下）。而在實際使用過程中，用戶都普遍感覺“不準”呢？在多次用容積法對1.5級精度超聲波流量計校核中，發現誤差約在±3%～8%。這是由于現場復雜性，降低了其計量準確性。主要影響因素有：
1.環境方面，通常主要是管道周圍存在雜散電流干擾，空間電磁波干擾，大型電機磁場干擾等。在初安裝調試期間由于環境條件尚好，干擾源未運行，超聲波流量計工作正常。一旦環境條件變壞，如流量計附近管道上進行電焊作業、或變頻設備等，就會干擾流量計正常工作，使超聲波流量計出現假值現象，應加裝電源及信號源屏蔽干擾。嚴重的需換地點安裝。
2.管道流速斷面實際流速分布異常。管道斷面存在橢園度、內表面結垢嚴重，均影響測量準確性。另管道內流體流動狀態發生變化，如介質未滿管、或管內氣泡過多、換能器表面雜質粘附過多，也影響測量的可靠性。
3.管道換能器安裝操作時引起的誤差，外壁粗糙或纏繞防腐層的管道，影響精確測量管徑及換能器的定位。或換能器安裝不在管道軸線對稱點上、換能器安裝距離不對（有時安裝為確保信號強度而有意縮短安裝距離）、由于管道的振動使換能器產生輕微的位移，都影響測量的精度。
五、常見故障及排除方法
使用中的常見故障有，一是由于儀表元器件引起的故障，如雷電容易在儀表線路感應出高電壓及浪涌電流，使儀表損壞；二是由于選型不當、安裝不妥、環境條件、流體特性等因素造成的故障，如顯示值波動較大、計量精度下降等；三是由于換能器上附著物過多，嚴重影響超聲波的的發射、接收，但儀表自檢參數如信號強度等顯示良好，儀表出現假值現象；四是流量計測量值出現異常的漂移及累積量出錯等，儀表受干擾、運算儲存出錯現象。
1.主機表盤無流量信號。原因是換能器與主機之間連線斷開或插件接口松動，重新緊連接后可恢復正常。信號強度不夠，其原因一是換能器位置移動或松動，電源出現干擾源，重新調整換能器的位置、加裝電源穩壓濾波等排除故障；二是換能器與介質接觸表面出現結垢嚴重，影響超聲波信號的發射、接收，降低了儀表的信號強度，這在未處理的原水管中出現的頻率較高，拆下清洗換能器表面，去除結垢，重新裝好換能器即可。
2.瞬時流量波動大。*先檢查流量計上、下流有影響流體介質流動狀態的管件（調節閥或急彎、分流管等）；然后檢查現象周圍是存在對信號源的干擾源，如變頻設備，電焊設備等干擾。處理方法是調整管內流體平穩狀態，信號線加裝屏蔽接地，消除干擾。如還不能正常運行，只能另選遠離干擾源點，重新安裝超聲波流量計。
六、定期校驗
超聲波流量計在長期使用中必需定期校驗，確保其準確可靠穩定。由于超聲波流量計安裝特性及生產運行的正常，不可能停產或拆下外送檢定。便攜式高精度超聲波流量計是目前較好的在線檢測流量儀表。我們通常采用0.5級精度便攜式超聲波流量計對現場流量計進行比對法檢校，該操作簡單方便實用，確保了超聲波流量計的正常可靠運行。超聲波流量計是當今在大管徑的管道上使用較多的流量計之一，我們只有更好的了解、掌握、應用好，使之為生產更好的服務。
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