摘要:管道材質(zhi)及管徑在很大(da)程度上影響超(chāo)聲波流量計 的(de)計量精度。文章(zhāng)主要介紹了利(lì)用實驗室現有(yǒu)的液體流量🐆标(biāo)準裝置，對超聲(sheng)波流量計在不(bu)同管道🏃‍♂️材質、不(bu)同管徑的條🎯件(jian)下進行流量系(xi)數的修正，以提(tí)高超聲波流⭐量(liàng)計在現場校準(zhun)時的計量精度(dù)。
1概述
　　超聲波流(liu)量計主要由流(liú)量計表體、超聲(shēng)換能器及⭐其安(an)裝部件、信号處(chù)理單元和流量(liàng)計算機組成。換(huàn)能器利用壓電(dian)🎯效應發射和接(jie)收聲波，通過檢(jiǎn)測流體對超聲(shēng)波(或超聲脈沖(chong))的影響來測量(liàng)流體體積流量(liàng)。其原理是:傳遞(di)💔的聲訊号🌈穿過(guò)管道✉️内流動的(de)介質時，其傳💃遞(di)速度受介質流(liu)動速度㊙️的影響(xiǎng)，聲訊💚号在2個傳(chuán)感器之間的傳(chuan)遞時✍️間取決于(yu)管道内介質的(de)流速，一個聲訊(xùn)号通過上遊的(de)🌏時間要比它通(tōng)過下遊的時間(jian)長。這個時間差(chà)值與管⭐道内介(jiè)質的流速成比(bǐ)例。通過測量這(zhè)個時間差值就(jiu)可以得到管道(dào)内介質的流速(sù)，從而計算出流(liú)體的流量。
　　超聲(shēng)波流量計的優(yōu)點有:①适用于各(gè)種管徑流量的(de)測量，流🈲速和管(guan)徑越大，精度越(yuè)高，②測量範圍(量(liang)程比)寬，一般爲(wèi)1:50;③無壓力損失，可(ke)大大降低長輸(shu)管道增壓🌈的費(fèi)用;④無可動部件(jian)，可雙向測量。
　　但(dan)是超聲波流量(liàng)計也存在其自(zì)身不足，需要輸(shū)入的參數比較(jiao)多，如被校流量(liang)計配套管道的(de)材質、外徑、壁厚(hou)、測量介質類型(xíng)、介質溫度等，此(cǐ)外，安裝方式、安(ān)裝位置等都會(huì)影響到标準超(chāo)聲波流量計的(de)精度。之前，已經(jīng)有相關專業人(ren)員研究了傳感(gan)器安裝距離對(dui)超聲波流量計(ji)計量性能的影(yǐng)響和管道内徑(jìng)的不同設置對(dui)超聲波流量計(ji)計量性能的影(yǐng)響👉。而本文主要(yao)根據多年來現(xian)場校準的經驗(yàn)以及本♈單位液(yè)體流量标準㊙️裝(zhuang)置的口徑(DN15~DN250)，制作(zuò)🌈了☁️三套材質的(de)管道(分别爲不(bu)鏽鋼、碳鋼和PVC，口(kǒu)徑分别爲DN15/DN50/DN100/DN150/DN200/DN250)(圖1)，分(fèn)别🚶标定不同管(guan)道材質及不☀️同(tong)管徑下标準超(chao)聲波流⭐量計的(de)流量修正系數(shù)K，再把流量修正(zhèng)系數K應用到現(xiàn)場校準試驗中(zhōng)，以提高在線校(xiào)♌準的計量精度(du)。
 
2流量修正系數(shù)K的标定
2.1流量修(xiu)正系數K的定義(yì)
　　我們定義流量(liàng)修正系數K爲标(biao)準流量qs與超聲(shēng)波流量🈲計顯示(shi)流量q的比值，即(jí):
 
2.2被标定的超聲(sheng)波流量計
　　标定(dìng)的超聲波流量(liàng)計爲0.5級、用于現(xian)場校準其他被(bèi)校㊙️流量計的标(biao)準超聲波流量(liang)計，此超聲波流(liu)量計含有☎️1對傳(chuán)感器(即超聲波(bō)探.頭)，測量範圍(wéi)爲DN15~DN400。
2.3液體流量标(biāo)準裝置(以下簡(jiǎn)稱“裝置”)
　　采用的(de)裝置爲0.05%、測量口(kou)徑爲DN15~DN250的靜态質(zhi)量法液體流量(liang)标準👌裝置✍️。
2.4标定(ding)方法
(1)将定做的(de)标準管道安裝(zhuāng)到裝置.上。
(2)打開(kai)超聲波流量計(jì)，把相關參數(如(rú)管道材質、外徑(jing)、壁💚厚、粗糙度☂️、水(shuǐ)溫等)設置好，并(bing)将探頭根據所(suǒ)得到的安裝距(jù)離安裝在标準(zhǔn)管道上。
(3)啓動裝(zhuāng)置，檢查密封性(xing)，保證不漏後調(diào)節流量至所需(xu)流量點，待流量(liàng)穩定後進行标(biāo)定。
(4)由于現場使(shi)用時超聲波流(liú)量計的流量值(zhi)爲顯示值🥵，因此(cǐ)在實驗室标定(ding)時，超聲波流量(liàng)計的流量值亦(yì)通過讀數獲得(dé)，設🏃🏻定每✉️點每次(cì)标定的時間爲(wèi)60s，在标定時間内(nei)，每隔10s讀取一個(gè)顯示值，每次可(ke)以獲得6個數據(jù)，将這6個數據去(qu)掉最大和最小(xiao)值，剩餘4個做🛀平(píng)均，得到該次的(de)超聲波🚩流量計(ji)流量示值(q)ij，而标(biao)準流量值(qs)ij由裝(zhuāng)置⭐操作軟件得(dé)到，從而算出Kij。
每(měi)點進行3次标定(dìng)，從而得到Ki;
 
　　根據(ju)超聲波流量計(ji)的特性，分别在(zai)以下5個點進行(hang)标定:5、2、1、0.5以及0.3m/s，得到(dào)各流量點下的(de)Ki，從而算出超聲(sheng)波流量計💔在該(gāi)管道材質及管(guǎn)徑下的流量修(xiū)正系數K:
 
2.5流量修(xiu)正系數K
　　流量修(xiu)正系數K彙總表(biao)如表1所示，K折線(xiàn)圖如圖2所示🔆。
 
2.6應(ying)用舉例
　　用标準(zhǔn)超聲波流量計(jì)現場校準一台(tái)DN100的電磁流量計(ji)，管道材💘質爲碳(tan)鋼，超聲波流量(liang)計顯示值爲qs=85.33m3/h，被(bèi)校電磁🌐流量計(ji)顯🧑🏾‍🤝‍🧑🏼示值👣q=86.94m3/h。
2.6.1忽略不(bú)同材質對K的影(ying)響
　　由于此前标(biāo)準超聲波流量(liang)計隻在DN100的不鏽(xiu)鋼管道上進行(hang)檢定，沒做不同(tóng)材質的流量修(xiū)正系數K實驗，則(zé)此時K使🔱用的⛷️是(shì)不🍓鏽鋼材質的(de)值，爲1.0123，标準超聲(sheng)波流量計顯示(shì)值爲q's=qsxK=86.38m3/h，則示值誤(wù)差E'爲:
 
2.6.2考慮不同(tong)材質對K的影響(xiǎng)
　　這種情況下應(ying)該使用DN100、材質爲(wei)碳鋼的K值，查上(shàng)表，得K=1.0181，那麽标準(zhun)✉️超🈲聲波流量計(jì)顯示值爲q"s=qsxK=86.87m3/h，此時(shí)示值誤差E"爲:
 
3使(shǐ)用流量修正系(xì)數K的注意事項(xiàng)
(1)對于現場校準(zhun)部分未在實驗(yan)室标定過管徑(jing)的流量計(如DN32、DN40、DN65、DN80等(deng))，可利用實驗室(shi)标定過的相鄰(lin)兩個管徑的流(liu)量修正系🔞數K進(jin)行插值得到。如(rú)現場校準1台DN80，管(guan)道材質㊙️爲不鏽(xiù)鋼的流量計，可(ke)根據DN50和DN100
的流量(liang)修正系數Kxo進行(háng)現行插值得到(dao):
 
(2)标準超聲波流(liú)量計每年周檢(jian)時，需更新以上(shàng)流量修🚶‍♀️正系數(shu)K彙總表。
4結束語(yǔ)
　　利用單位現有(yǒu)的液體流量标(biao)準裝置，對标準(zhun)超聲🌍波流量計(ji)進行了比較全(quán)面的标定，從标(biao)定的結果可以(yi)看出，流量修正(zhèng)💯系數并沒有一(yī)定的規律可尋(xún)。對于未🚩能标定(ding)的管徑，可通過(guò)線性插值得到(dao)其流量修正系(xi)數。将标定得到(dao)的流量修正系(xì)數用于現♊場校(xiao)準中，可提高在(zài)線校準的計量(liang)精💘度。

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