論超聲波流量計在供水行業(yè)中的應(yīng)用

【關(guān)鍵詞】超聲波；流量計；監(jiān)測校準(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水廠、三個供水管理所，發(fā)展規(guī)模較大。在供水管理過程中注重對飲用水的生產(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對供水進(jìn)行檢測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)。因此本文對超聲波流量計在供水行業(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，超聲波流量計的科研開發(fā)與應(yīng)用更加深刻而廣泛。超聲波流量計在使用的過程中具有幾個方面的優(yōu)勢：

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

（2）實(shí)際檢測結(jié)果并不會受到被測流體所具有的粘度以及相關(guān)特征的影響，液體流量測量能夠在管道內(nèi)部流體流動過程中完成。超聲波流量計主要功能為使輸出信號與被測流體流量彼此之間形成線性關(guān)系。超聲波流量計測量方法很多，應(yīng)用最廣的就是傳播速度差法中的時間差法以及多普勒頻移法。時間差法是利用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這一原理來測量流體流量的。多普勒法測量原理，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運(yùn)動的情況下，所接收到的聲波信號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，所以通過測量頻移就可得到流體流速，進(jìn)而求得流體流量。時間差法適應(yīng)相對比較干凈的流體，而多普勒法主要應(yīng)用在污濁流體環(huán)境當(dāng)中。

2 超聲波流量計主要應(yīng)用

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

（1）固定式超聲波流量計用于安裝在某一固定位置，對某一特定管道內(nèi)流體的流量進(jìn)行長期不間斷的計量；便攜式超聲波流量計具有機(jī)動性，主要用于不同管道的流體流量作臨時性測量。

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

（3）固定式超聲波流量計通常都有信號輸出功能，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只是為了現(xiàn)場查看當(dāng)時的流量和短時間內(nèi)的累計流量，故一般無需輸出信號功能，但為了方便測量不同的管道流量，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)計量管理水平，為了給企業(yè)經(jīng)營核算、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對原水和出廠水進(jìn)行實(shí)時流量計量監(jiān)控；同時配有兼容性的便攜式超聲波流量計對固定式超聲波流量計進(jìn)行標(biāo)定校準(zhǔn)，以確保實(shí)現(xiàn)計量數(shù)據(jù)的真實(shí)準(zhǔn)確。

3 超聲波流量計的運(yùn)行維護(hù)分析

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

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

（2）超聲波流量計在對流體介質(zhì)進(jìn)行輸送的過程中，可能會在引壓管當(dāng)中殘留積液情況，在氣溫下降的情況下則會出現(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)對辦法：針對引壓管實(shí)施吹掃或者是加電伴熱操作。

（3）超聲波流量計在實(shí)際應(yīng)用的過程中對管道要求很高，否則可能對測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)際傳播時因為介質(zhì)以及雜質(zhì)的問題會被阻礙或者吸收，進(jìn)而強(qiáng)度也會發(fā)生衰減。無論是超聲波流量計還是其他的類型，產(chǎn)生的聲波強(qiáng)度也都會發(fā)生變化。

（4）測量時瞬時流量所形成的波動情況較為明顯，信號強(qiáng)度也會因此而改變，本身測量產(chǎn)生的流量體積也會因此而發(fā)生變化。主要應(yīng)對辦法是能設(shè)置更好的探頭位置，這樣就能夠有效提升信號強(qiáng)度，確保信號的穩(wěn)定性。如果位置存在缺陷，則需要對探頭進(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)場實(shí)施測量的過程中，由于管道使用時間相對更長，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。相關(guān)安裝技術(shù)手段也同樣重要。主要應(yīng)對辦法：需對管徑相對較大的選擇品質(zhì)更好的外夾式超聲波流量計。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面可以擁有更多的聲強(qiáng)透射率。

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

4 超聲波流量計在線檢測與校對

目前，超聲波流量計在供水行業(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自來水廠和三個供水管理所（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，實(shí)現(xiàn)了對水流量的在線實(shí)時監(jiān)測。

當(dāng)用于貿(mào)易結(jié)算的超聲波流量計出現(xiàn)故障斷電及監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，或者相關(guān)部門對超聲波流量計的監(jiān)測結(jié)果提出質(zhì)疑時，我們采用便攜式超聲波流量計（其已經(jīng)國家水大流量計量站標(biāo)定）對在線固定超聲波流量計進(jìn)行比對校準(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傳感器采用合適的方式安裝在被測管道上，同時記錄便攜式超聲波流量計和固定式超聲波流量計的初始流量值，經(jīng)過一段時間，再同時記錄兩個結(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相對于固定超聲波流量計的修正系數(shù)。根據(jù)此系數(shù)來修正固定超聲波流量計，從而保證了供水計量中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

結(jié)束語：綜上所述，超聲波流量計屬于供水行業(yè)當(dāng)中的重要技術(shù)設(shè)備，流量計精準(zhǔn)計量對供水行業(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。超聲波流量計的使用可以極大程度上的提升供水效益。同時在實(shí)際工作過程中也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行檢測與校對。超聲波流量計的實(shí)際檢測效果優(yōu)越，對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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