利用超声流量计实现大口径管道流量在线检定方法

超声波流量计因为其测量原理的特点，特别适合测量大口径的液体管道，在城市供水和污水处理等行业有着大量的应用，测量的效果非常好。由于超声波流量计在经过长期的使用后，必然会有系统性的误差或是因环境的改变而产生的数据漂移现象，需要定期进行检定。这种情况下，因为正常的生产工作不能被打断，就需要有一种在线检定的方法对仪表进行校正。本文就是针对于这种在线检定的需求，探讨最合理的在线检定方法。利用这种方法，对于在不影响正常供水的条件下，利用超声波水流量计，来有效提高水计量仪表精度以及有效解决大口径水流量计校准等问题上意义重大。



通过检测流体流动对超声脉冲作用对流动的液体流量进行测量的仪表称之为超声流量计，润中仪表科技有限公司生产的RZ-1158C外夹式超声波流量计即为这种类型流量计的典型产品。与电磁流量计相同，超声流量计属于无阻碍流量计，因其仪表流通通道中不存在任何阻碍件(节流装置)，该类流量计适用于解决测量流量困难等问题，特别是在测量大口径流量方面具有十分突出的优势。
超声流量计是由安装于测量管道上的转换器和超声换能器两组关键部件构成。超声波流量计作为大口径管线在线校准仪表，与其它仪表相比，具有着明显优势：1）超声波流量计稳定性好、维修率低，不存在可动部件；2）无压力损失量，不会对流动形成阻碍；3）便于安装、携带等；4）可进行管外安装校准，前提是在不会对被检仪表正常工作产生影响的情况下。在水利水电行业的电站、泵站、渠道、输水管道流量计量中、在市政行业污水、中水、自来水、原水的计量中，都广泛应用了各种超声流量计。超声流量计在确保测量准确度的基础上，有效提升了管网输水效率。超声流量计还具有准确测量、在线标定、现场安装、大口径等特点。
　　
一、在线检定事项及正确的步骤
　　1.1 正确安装流量计
　　在实际安装过程中，由于现场条件的限制，常会遇到管道口和流量计口径不符、泵、弯头、阀门距离流量计太近、直管段长度不够等问题，因此就容易导致误差的产生。与实验室标定误差相比，检定中被检流量计实际误差要大，就是这个原因所致。因此，现场实流标定是非常重要的。在此，介绍正确安装标准流量计位置，在进行安装时，应避开有害漩涡，与下游、上游扰动源保持一定距离，上游扰动源有如阀、支管、异形管、弯头等各类阻流关键和螺线式焊缝管。换能器安装与下游直管段5D位置，安装在上游直管段10D的位置。上游扰动源会引发旋转流和流速分布畸变。如弯管阀门等因素形成的下游扰动会引发上溯传播。而当阀、泵等设备存在于上游时，建议设置直管段长度30D为宜。
　　1.2 管道测量参数的正确设置
　　若未正确设置管道参数，则会使被检流量计产生极大误差。现场管道外径可采用外径尺进行实测，并将正确的管道参数输入，±1毫米是允许范围内的测量误差。管道壁厚采用超声波测厚仪进行实测，±0.1毫米是允许范围内的测量误差。留意管道内是否存在结垢或里衬的现象，若有，应将里衬参数正确输入，注意对输入正确管道材料的选择。对被测流量计的参数进行检查，若发生实际测量参数与原管道参数不相符的情况时，为了预防误差的产生，应将实测参数正确输入。
　　1.3 检查信号值及声速显示值
　　若实际水温声速与声速显示值相差较大，原因为实际管道参数与管道参数设置不符所致，应重新检查管道参数的设置。如果产生异常信号，应尽量避开振动干扰和强磁场，并对其周围是否存在干扰源进行检查。若信号值偏弱，应对换能器安装正确与否进行重新检查。
　　1.4 去除零点漂移
　　为将零点漂移消除，换能器的耦合剂可采用声学性能较好的凡士林或黄油代替；采用动态调零或静态调零作为标准流量计对流量信号进行测量。
　　


二、在线检定方法优劣比较
　　在自来水公司供水及水库供水中，口径超过DN300大口径水流量计为最常使用的流量计。因多数大口径水流量计为插入式超声波流量计或者电磁流量计，因此，插入管道或者法兰连接等方式的连接为仪表的结构。该结构的仪表送检、运输、以及拆装过程较为繁琐，且仅在停流时，才能够拆卸。除此之外，该流量计的实验室校验的工作条件间与现场工作条件相差较大，因此无法确定流量计准确度偏离。采用溶剂法对大口径水流量计进行检定是不现实的，因此大口径水流量计的测量流量相当大，当然，现象具备标定好的水池除外。所以，可采用直接比较法来检定被检流量计，且标准表法是最好的在线检定方法。
　　在整体检定过程中，根据现场在线检定的标准、要求，标准表的选型是非常重要的，要根据安装尽量简便、不用破管、宽量程、稳定性好、准确度高等特点，来进行标准表的选用。流量计的类型多种多样，安装便携式超声波流量计的换能器不需要停留截管，其采用了外夹式的方式，与其他流量计不同，该换能器仅需安装与已设管道外部即可。与其他流量计相比，该换能器为在线检定大口径水流量计奠定了基础。超声流量计在确保测量准确度的基础上，有效提升了管网输水效率。超声流量计还具有准确测量、在线标定、现场安装、大口径等特点。随着我国科学技术的不断推进，也促进了超声波技术的发展，具备了无压力损失、不用破管、适合多种材料和口径的管道、量程范围广、稳定性好、准确度高等特点的超声波便携式流量计作为标准表的可能。因此，在对大口径水流量计进行量值传递时应用超声流量计为最佳选择。
　　
三、 超声波流量计在生产中的作用
与电磁流量计一样，超声流量计属于无阻碍流量计，因其仪表流通通道中不存在任何阻碍件，该类流量计适用于解决测量流量困难等问题，尤其在测量大口径流量方面具有十分突出的优势。作为标准表传递量值可采用超声波流量计，不仅合理、科学地保护水资源、极大程度上量化水资源有偿使用，同时也保护了用取水双方的利益，减轻了企业送检费用，从而使周期检定大口径水流量计成为现实。