【關(guān)鍵詞】超聲波；流量計(jì)；監(jiān)測(cè)校準(zhǔn)；供水行業(yè)

本研究中結(jié)合具體案例A自來水公司進(jìn)行研究，A自來水公司為某地區(qū)至關(guān)重要的供水企業(yè)及服務(wù)企業(yè)，處于城市發(fā)展規(guī)劃重要位置。自來水公司建設(shè)的主要功能是飲用水生產(chǎn)、銷售、服務(wù)等， A自來水公司包括四個(gè)水廠、三個(gè)供水管理所，發(fā)展規(guī)模較大。在供水管理過程中注重對(duì)飲用水的生產(chǎn)與管網(wǎng)輸送，為保證水資源飲用健康，近年來加大了水質(zhì)監(jiān)控體系及供水管理體系建設(shè)。在A自來水公司中采用超聲波流量計(jì)對(duì)供水進(jìn)行檢測(cè)具有重要功能性作用，是本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)科技管理與智能發(fā)展的重要體現(xiàn)。因此本文對(duì)超聲波流量計(jì)在供水行業(yè)中的應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)分析。

1 超聲波流量計(jì)供水行業(yè)應(yīng)用特征分析

近些年以來，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷向前發(fā)展，超聲波流量計(jì)的科研開發(fā)與應(yīng)用更加深刻而廣泛。超聲波流量計(jì)在使用的過程中具有幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：

（1）超聲波流量計(jì)屬于一種非接觸式結(jié)構(gòu)，通過管道外部環(huán)境就可以完成測(cè)量，不需要對(duì)原本的管道進(jìn)行技術(shù)加工。同時(shí)，在管道中并未涉及任何的測(cè)量部件，因此也不會(huì)造成任何的壓力損失，且同樣也不會(huì)造成流體流動(dòng)情況發(fā)生改變。

（2）實(shí)際檢測(cè)結(jié)果并不會(huì)受到被測(cè)流體所具有的粘度以及相關(guān)特征的影響，液體流量測(cè)量能夠在管道內(nèi)部流體流動(dòng)過程中完成。超聲波流量計(jì)主要功能為使輸出信號(hào)與被測(cè)流體流量彼此之間形成線性關(guān)系。超聲波流量計(jì)測(cè)量方法很多，應(yīng)用最廣的就是傳播速度差法中的時(shí)間差法以及多普勒頻移法。時(shí)間差法是利用聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比這一原理來測(cè)量流體流量的。多普勒法測(cè)量原理，是依據(jù)聲波中的多普勒效應(yīng)，即在聲源和接收器之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的情況下，所接收到的聲波信號(hào)頻率與聲源頻率有差別，也就是產(chǎn)生了多普勒頻移。由于流體流速與多普勒頻移成正比，所以通過測(cè)量頻移就可得到流體流速，進(jìn)而求得流體流量。時(shí)間差法適應(yīng)相對(duì)比較干凈的流體，而多普勒法主要應(yīng)用在污濁流體環(huán)境當(dāng)中。

2 超聲波流量計(jì)主要應(yīng)用

根據(jù)超聲波流量計(jì)使用場(chǎng)合不同，可以分為固定式超聲波流量計(jì)和便攜式超聲波流量計(jì)，其主要區(qū)別在于：

（1）固定式超聲波流量計(jì)用于安裝在某一固定位置，對(duì)某一特定管道內(nèi)流體的流量進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷的計(jì)量；便攜式超聲波流量計(jì)具有機(jī)動(dòng)性，主要用于不同管道的流體流量作臨時(shí)性測(cè)量。

（2）固定式超聲波流量計(jì)要求長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，所以要使用220V交流電源；便攜式超聲波流量計(jì)既可以使用現(xiàn)場(chǎng)的交流電源，也可以使用內(nèi)置充電電源。

（3）固定式超聲波流量計(jì)通常都有信號(hào)輸出功能，供遠(yuǎn)傳顯示使用，其內(nèi)部只能存貯一條管道的參數(shù)；而便攜式超聲波流量計(jì)只是為了現(xiàn)場(chǎng)查看當(dāng)時(shí)的流量和短時(shí)間內(nèi)的累計(jì)流量，故一般無需輸出信號(hào)功能，但為了方便測(cè)量不同的管道流量，它具有多條管道的貯存功能。

案例A自來水公司為了提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和企業(yè)計(jì)量管理水平，為了給企業(yè)經(jīng)營(yíng)核算、生產(chǎn)調(diào)度和解決貿(mào)易結(jié)算糾紛提供有力依據(jù)，在各水廠廣泛使用固定式超聲波流量計(jì)對(duì)原水和出廠水進(jìn)行實(shí)時(shí)流量計(jì)量監(jiān)控；同時(shí)配有兼容性的便攜式超聲波流量計(jì)對(duì)固定式超聲波流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)，以確保實(shí)現(xiàn)計(jì)量數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確。

3 超聲波流量計(jì)的運(yùn)行維護(hù)分析

本文對(duì)超聲波流量計(jì)實(shí)際運(yùn)行階段所表現(xiàn)出來的問題及相關(guān)應(yīng)對(duì)辦法進(jìn)行了分析：

（1）設(shè)備在使用的過程中，經(jīng)過一段時(shí)間就會(huì)發(fā)生不定期報(bào)警情況。這種問題出現(xiàn)更多是在介質(zhì)雜質(zhì)相對(duì)復(fù)雜的情況下，主要應(yīng)對(duì)措施是定期對(duì)傳感器等進(jìn)行必要的清理。本研究中建議：1次/年。

（2）超聲波流量計(jì)在對(duì)流體介質(zhì)進(jìn)行輸送的過程中，可能會(huì)在引壓管當(dāng)中殘留積液情況，在氣溫下降的情況下則會(huì)出現(xiàn)引壓管凍住的情況而發(fā)生堵塞。這種情況多發(fā)生在北方地區(qū)。主要應(yīng)對(duì)辦法：針對(duì)引壓管實(shí)施吹掃或者是加電伴熱操作。

（3）超聲波流量計(jì)在實(shí)際應(yīng)用的過程中對(duì)管道要求很高，否則可能對(duì)測(cè)量精度造成很大影響。一般情況下選擇安裝地點(diǎn)要求直管段長(zhǎng)度應(yīng)是上游大于10D，下游大于5D；上游30D之內(nèi)無干擾因素存在（泵、閥門等）；管道內(nèi)必須充滿流體，且不含氣泡。超聲波在實(shí)際傳播時(shí)因?yàn)榻橘|(zhì)以及雜質(zhì)的問題會(huì)被阻礙或者吸收，進(jìn)而強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生衰減。無論是超聲波流量計(jì)還是其他的類型，產(chǎn)生的聲波強(qiáng)度也都會(huì)發(fā)生變化。

（4）測(cè)量時(shí)瞬時(shí)流量所形成的波動(dòng)情況較為明顯，信號(hào)強(qiáng)度也會(huì)因此而改變，本身測(cè)量產(chǎn)生的流量體積也會(huì)因此而發(fā)生變化。主要應(yīng)對(duì)辦法是能設(shè)置更好的探頭位置，這樣就能夠有效提升信號(hào)強(qiáng)度，確保信號(hào)的穩(wěn)定性。如果位置存在缺陷，則需要對(duì)探頭進(jìn)行重新布置。本案例中安裝探頭有兩種方法，即V法和Z法。在安裝空間不太充足時(shí)或是陳舊管道及內(nèi)壁結(jié)垢的管道應(yīng)該使用Z法。

（5）信號(hào)強(qiáng)弱取決于儀表設(shè)備自身技術(shù)含量與水平。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施測(cè)量的過程中，由于管道使用時(shí)間相對(duì)更長(zhǎng)，結(jié)垢也更加嚴(yán)重，管徑尺寸等方面存在問題，應(yīng)當(dāng)選擇更加合適的超聲波流量計(jì)。相關(guān)安裝技術(shù)手段也同樣重要。主要應(yīng)對(duì)辦法：需對(duì)管徑相對(duì)較大的選擇品質(zhì)更好的外夾式超聲波流量計(jì)。探頭安裝處管道要打磨干凈，采用黃油涂在發(fā)射表面上，注意不要進(jìn)入氣泡，這樣就能夠確保探測(cè)面可以擁有更多的聲強(qiáng)透射率。

（6）現(xiàn)場(chǎng)有變頻器或高電壓電纜場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾時(shí)，儀表無法使用。建議：遠(yuǎn)離變頻器或高電壓電纜場(chǎng)強(qiáng)電磁干擾。

4 超聲波流量計(jì)在線檢測(cè)與校對(duì)

目前，超聲波流量計(jì)在供水行業(yè)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，研究案例A自來水公司擁有四個(gè)自來水廠和三個(gè)供水管理所（分區(qū)供水），其來水與供水管線全部安裝了固定超聲波流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)水流量的在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

當(dāng)用于貿(mào)易結(jié)算的超聲波流量計(jì)出現(xiàn)故障斷電及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，或者相關(guān)部門對(duì)超聲波流量計(jì)的監(jiān)測(cè)結(jié)果提出質(zhì)疑時(shí)，我們采用便攜式超聲波流量計(jì)（其已經(jīng)國(guó)家水大流量計(jì)量站標(biāo)定）對(duì)在線固定超聲波流量計(jì)進(jìn)行比對(duì)校準(zhǔn)。具體操作是根據(jù)管道實(shí)際環(huán)境情況將便攜式超聲波流量計(jì)傳感器采用合適的方式安裝在被測(cè)管道上，同時(shí)記錄便攜式超聲波流量計(jì)和固定式超聲波流量計(jì)的初始流量值，經(jīng)過一段時(shí)間，再同時(shí)記錄兩個(gè)結(jié)束值，從而得到各自的累積流量值，代入公式：

P修正系數(shù)=[1-（S便攜-S固定）/ S便攜]*100%

其中：P——修正系數(shù)

S——累積流量

便可以得到便攜式超聲波流量計(jì)相對(duì)于固定超聲波流量計(jì)的修正系數(shù)。根據(jù)此系數(shù)來修正固定超聲波流量計(jì)，從而保證了供水計(jì)量中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

結(jié)束語(yǔ)：綜上所述，超聲波流量計(jì)屬于供水行業(yè)當(dāng)中的重要技術(shù)設(shè)備，流量計(jì)精準(zhǔn)計(jì)量對(duì)供水行業(yè)正常運(yùn)行發(fā)揮了重要作用，是關(guān)系到供水效益的關(guān)鍵。超聲波流量計(jì)的使用可以極大程度上的提升供水效益。同時(shí)在實(shí)際工作過程中也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行檢測(cè)與校對(duì)。超聲波流量計(jì)的實(shí)際檢測(cè)效果優(yōu)越，對(duì)供水效益提升具有重要幫助，因此本研究具有重要的實(shí)踐意義。

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