超聲波流量計精品(七篇)

序論：寫作是一種深度的自我表達。它要求我們深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隱藏在內心深處的真相，好投稿為您帶來了七篇超聲波流量計范文，愿它們成為您寫作過程中的靈感催化劑，助力您的創作。

篇(1)

關鍵詞：超聲波；流量計；輸氣站場；精確度

1.輸氣站場流量測量的現狀分析

1.1流量測量的復雜性

與液體流量計量不同，由于氣體的可壓縮性，壓縮因子的確定較為復雜，導致氣體流量計量存在一定的復雜性；在計量過程中，對流經計量裝置處氣體的流態要求也比較高，在理想情況下，要求氣體流經計量裝置時，氣體流動方向保持與管道平行，氣體沿徑向均勻分布等，不能存在旋流或渦流等異常流態，但在實際中要達到絕對的理想狀態幾乎不可能。由于上述原因，造成輸氣站場流量測量工作復雜，在測量過程中，一方面要求測量結果具有一定的精確度，另一方面，又要求能夠滿足的經濟性的要求。

1.2目前輸氣站場所用流量計的種類和存在的問題

目前，長輸管道工藝站場的天然氣計量裝置主要有兩種形式，一是超聲波流量計量裝置，其主要由現場超聲波流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段、整流器和流量計算機等組成；二是渦輪計量裝置，主要由現場渦輪流量計、壓力變送器、溫度變送器、直管段和流量計算機等組成。

2.輸氣站場超聲波流量計的種類、工作原理及影響精確度的因素

2.1超聲波流量計的種類及工作原理

按照流量計的聲道數劃分，超聲波流量計可分為單聲道流量計和多聲道流量計兩種。為了保證計量精度，目前輸氣站場廣泛采用的是四聲道超聲波流量計。按照超聲波發生和接收過程劃分，超聲波流量計還可分為對射式和反射式兩種。例如，丹尼爾流量計多為對射式流量計，而阿爾斯特流量計一般為反射式流量計。

超聲波流量計工作的基本原理是，超聲波在天然氣中，沿氣體順流方向和逆流方向的傳播速度不同，通過測量兩個方向傳播的時間差，來計算出天然氣在管道中的流速，從而得出天然氣的瞬時流量。

2.2影響超聲波流量計精確度的主要因素

從理論上講，影響超聲波流量計量系統精確度的因素很多，直管段長度，溫壓變送器的安裝位置及精度，流量計本體內加工精度，換能器性能及聲道數等都與計量精度密切相關。

換能器（探頭）性能的好壞和聲道數是影響流量計準確度的重要因素。從理論上講，通過單聲道超聲波的發射和接收，就可計算出氣體流量，但實際天然氣在管道內的流動往往是不均勻分布的，這樣，只有通過多聲道流量計在不同截面的發射和接收，才能消除這種不均勻性，從而提高計量精度。

3.輸氣站場超聲波流量計的應用建議

3.1做好流量計的設備選型工作

輸氣站場環境復雜，在選用超聲波流量計時，應重點關注一下幾個方面。

一是要盡量選用多聲道流量計。目前天然氣輸氣站場用于貿易計量的流量計一般為四聲道超聲流量計，只有聲道數在四個以上時，才能滿足計量所需精度，減少與下游用戶的計量糾紛。

二是在流量計量程選擇上，要兼顧設備投用初期和遠期用氣量；兼顧日峰谷、年峰谷用氣量。由于超聲波流量計的量程比比較寬，在用戶流量范圍波動不是很大的情況下，根據計量管段壓力等級，通過合理的選擇流量計口徑，一般都能做到對上述不同流量值的兼顧。

3.2做好流量計量裝置的現場安裝和初始化配置工作

流量計現場安裝是否符合要求，對流量計量的準確性影響很大。首先，在直管段的安裝上，不能僅限于滿足設備廠商的技術要求，更重要的是要滿足行業的相關標準。設備廠家的技術要求是在理想狀態下提出的，而輸氣站場具有復雜多樣性，各種配套設備的安裝狀況、運行時的不同工況等都可能給準確計量帶來影響。建議超聲波流量計上下游直管段應滿足前30D、后40D，且上游安裝整流器的要求。另外，壓力、溫度取樣點的選擇也很重要，一般壓力的取樣點應選擇在流量計本體上，以便能準確測量流過流量計的天然氣壓力；溫度的取樣點一般選擇在流量計下游直管段5D左右處，這樣即能以減少溫度套管對氣體流態的影響，又能相對準確地反映實際氣體的溫度。

3.3做好流量計的日常維護工作

雖然，超聲流量計的日常維護工作量并不大，但也要重點做好以下幾點工作，一是要定期對探頭進行清理，污損的探頭對超聲波的發射和接收會造成影響，從而影響計量精度；二是要定期對流量計進行聲速核查，通過軟件檢查各探頭的工作情況，使流量計始終處于最佳工作狀態，確保計量準確。

3.4建立流量計遠程維護系統，延長流量計檢定周期，從而減少設備維護工作量

天然氣長輸管道具有距離長、社會依托差、遠離城市的特點，這就給系統維護帶來一定難度。為此，建立一套遠程維護系統是非常必要的。超聲波流量計遠程維護是以局域網和廣域網（或互連網）為基礎的一套遠程維護系統。在該系統中，輸氣站場需將流量計、流量計算機等設備組成局域網，并向上通過交換機、路由器等設備與廣域網（或互聯網）連接，這樣，在遠端就可通過網絡訪問到當地的流量計或流量計算機，對其進行檢查、維護或修改配置等。按照國家相關規定，具備遠程維護能力的流量計，其檢定周期可以適當延長，從原來的兩年一檢延長到六年一檢，這樣就可大大減少設備維護工作量。

4.結束語

綜上所述，文章通過研究，基本明確了超聲波流量計在輸氣站場的應用方法，但鑒于輸氣站場環境的復雜性和多變性，因此以上方法在實際工作中的應用，仍然需要結合輸氣站場本身的計量條件和現狀，予以進一步彌補和完善，以提高超聲波流量計應用的實效性，為輸氣站場提供更為專業的計量技術。

參考文獻

[1]劉軍芳.氣體超聲波流量計診斷功能的實踐應用[J].中國科技博覽，2014，（5）：325.

[2]張建榮，烏云畢力格，郭超.超聲波流量計的原理與校準使用[J].內蒙古科技與經濟，2013，（23）：64-65.

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【關鍵詞】 時差法超聲波流量計 遠程通信

超聲波流量計是當今工業生產自動化以及檢測技術中常用的計量儀表，通常采用232/485通信接口或者4～20mA模擬信號接口輸出。這種輸出方式在很長一段時間內滿足了工業上數據傳輸的要求。但隨著當今工業自動化的迅速發展尤其是各類檢測系統的發展，常規的輸出方式的弊病已經越來越明顯，流量計的遠程通信成為一種趨勢?，F在常用的解決方案是通過RTU接收儀表的數據，再實現儀表數據的遠傳。

一、超聲波流量計的基本結構

計量儀表的設計通常分為一次儀表與二次儀表兩部分，這種超聲波流量計的基本構架設計也遵從這種方式，采用一次儀表與二次儀表分開設計。超聲波流量計結構如圖1所示。

一次儀表主要實現將電能轉換為超聲波，同時實現超聲波信號的檢測與處理，

二次儀表主要實現檢測超聲波信號傳播時間，計算出相應流速，并對相應的結果進行判斷與驗證，同時實現數據的處理與輸出?？梢哉f，二次儀表是計量儀表的大腦，所有的邏輯運算與數據處理都在二次儀表中進行。

超聲波流量計總體由一次儀表與二次儀表構成[1]，一次儀表包括壓電換能器及其相關電路，包括：

（1）超聲波信號收發部分：完成超聲波信號的發射與接收，實現換能器對能量形式的轉換；

（2）超聲波信號處理部分：實現對收發信號的處理，使電路信號能夠與控制芯片信號較好的配合

二次儀表主要實現人機交互、信號處理等功能，其主要包括：

（1）最小系統：ARM芯片能夠工作的最基本系統條件，包括電源電路、時鐘電路、復位電路等

（2）數字信號處理部分：包括已調理信號的處理、數據輸入存儲器等

（3）驅動服務：完成人機互動、數據通信等功能

二、遠程通信模塊的基本結構

現在常用的RTU采用485協議與儀表進行通訊，然后通過網絡通信模塊進行數據傳輸。常見的網絡模塊包括ZIGBEE模塊、GPRS模塊、3G模塊以及最新的4G模塊等。

較為合理的遠程通信方式可以考慮采用ZigeBee技術組成小范圍的無線傳感網絡解決有線通信走線復雜的問題，同時可以實現網內傳感器的互聯互訪。再通過某一至兩個GPRS節點上傳數據實現遠距離的數據通信，這樣的結構既可以節省485通信線路走廊，也可以節約GPRS節點的個數。

總之，整個通信流程中，ZigBee與GPRS通信技術相互配合，取長補短，能夠，采用ZigBee技術實現近距離通信，GPRS實現數據遠傳，兩種方式可以實現大范圍、遠距離的傳感器組網數據通信。

三、遠程超聲波流量計遠程模塊的設計

3.1遠程模塊硬件結構

設計將常規超聲波流量計與RTU的設計相結合，采用ARM作為處理核心。由于ARM具備的多任務處理的能力，可以實現數據的處理與傳輸。這種方案在傳統超聲波流量計的硬件結構的基礎上，只需要增加了傳感器的遠傳模塊就可以實現數據的遠程傳輸。傳感器基于Zigbee組網并通過GPRS實現數據遠傳功能，使傳感器成為真正意義上的遠程流量計。

遠程超聲波流量計的基本結構與常規流量計并沒有太大區別，但他的設計增加了網絡協調器。其硬件結構設計如圖2所示。

以LPC2210作為控制器為例，通過SPI接口實現與MC13192 Zigbee模塊的數據傳輸，再通過UART1串口實現與SIM800 GPRS的數據傳輸。

3.2軟件結構的設計

無線收發功能主要是由GPRS模塊和Zigbee模塊配合實現的無線收發模塊的應用程序各主要任務如表1所示：

通過優先級的不同，依次完成各任務。

四、總結

通過將二次儀表的設計與RTU相結合，流量計的可嵌入性得到極大的提升，極大的降低了工業自動化生產、流量監控系統等運用場所中的安裝成本與設計難度，提高了數據傳輸效率，具有較好的研發前景。

參 考 文 獻

[1]桂永芳. 相關法超聲波流量計二次儀表的研究[D].浙江大學，2004.

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關鍵字：液體超聲波流量計；FPSO；體積管；外輸計量系統

1、FPSO外輸計量系統概述

FPSO原油計量和標定系統主要由計量撬、標定撬和控制系統三部分組成。設計采取三用一備的方式運行，每路外輸管線的計量能力可達1800 m?/h，它的功能是將儲油輪油艙中的原油輸送至駁油輪的過程中（圖 1），對原油進行精度達千分之二的精確計量和控制，為原油貿易結算提供可靠的依據；同時具備自動取樣功能。

計量撬主要由DANIEL 3804超聲波流量計、電動馬達閥（DBB閥）、流量控制閥、自動取樣器、除氣過濾器、溫度、壓力變送器等組成；標定撬由福爾赫曼FAURE HERMAN 8500渦輪流量計、電動四通閥、電動馬達閥、30寸球形體積管、兩個500L的水標罐等組成；計量控制系統由上位機、五臺流量計算機、兩個控制盤等設備組成。

2、超聲波流量計在標定過程中出現的問題

2.1采用體積管法和主表法結合的方式標定超聲波流量計

FPSO的原油外輸計量系統首次使用超聲波流量計用于原油外輸的外貿計量；用30寸球形體積管標定超聲波流量計，其中流量計采用DANIEL 3804超聲波流量計，它的標定原理是用球形體積管對每臺流量計進行標定，當球形體積管內的球在30寸的管道內運行一周排出的液體量和超聲波流量計的讀數進行比較。然后通過四通閥的換向實現流程的切換。每臺流量計連續標定5～10次，每次結果都要在允許誤差范圍以內。

廠家原設計方案中使用體積管直接標定超聲波流量計，通過多方調研，與國家石油天然氣大流量計量站、廠家討論液體超聲波流量計的標定方式，考慮到首次使用超聲波流量計存在一定標定風險。因此在設計時特別要求在標定回路總管增加一個12寸的渦輪流量計以便在體積管直接標液超不合格時進行等精度傳遞法標定。渦輪流量計作為主表，用于量值傳遞，先用球形體積管標定渦輪流量計，再用渦輪流量計標定液體超聲波流量計，使用渦輪流量計標定液體超聲波流量計可以得到更好的重復性數據。液體超聲波流量計由于其工作原理與傳統的體積流量計或者渦輪流量計不一樣，超聲波流量計的輸出信號是不均勻的，需要通過流速和數學模型進行計算。如果使用球形體積管標定液體超聲波流量計重復性精度在流量計精度的1/3以內，（0.15%*1/3=0.05%），可能影響原油外輸計量標定撬取得國家石油天然氣大流量計量站的標定證書。為了保證計量標定的取證工作順利完成，以及參考國內成功經驗做法；因此選用體積管法和主表法結合的方式標定超聲波流量計，即等精度傳遞法。

也就是說，標準表法流量標準裝置的準確度同上一級標準裝置的準確度大致相等。同理，用該標準表法流量標準裝置檢定其它流量計也可以得到相似的結果。只要該流量計的重復性足夠好，就可用該流量計作為傳遞標準將流量量值傳遞給下一級流量標準裝置或流量儀表。

2.2 球形體積管標定球的材質選用

此項目于2014年10月進油，經過現場多次測試過油標流程均正常，最后一次測試標定流程后將四通閥反向，確認管內原油將球頂到發球腔內，體積管電伴熱一直打開，溫度保持在50℃～60℃；

在進行油標取證時，將四通閥反向，LUSM和渦輪主表流速均保持在200m?/h，體積管進出口壓力與LUSM處壓力均為200kpa左右，排氣并維持此流程約20分鐘后開始正常標定流程，無法接收到檢測開關信號，后經多次不同流量測試，均未能接收到檢測開關信號；檢查檢測開關接線，并在現場進行短接測試，檢測開關信號均正常；檢查四通閥動作，觀察現場閥位指示，正反向均動作正常；在500m?/h流速下，四通閥反向保持20分鐘，后停泵，排油，打開發球腔，沒有找到標定球；

懷疑標定球可能損壞，再次進行以下流程測試，觀察是否能將球頂到發球腔內。在流速1200m3/h，壓力200Kpa左右，四通閥反向，穩定運行約15分鐘后停泵，泄壓，打開發球腔，發現發球腔到四通閥直管段連接處有黃綠色殘留物如下圖，懷疑是標定球溶解殘留。

由廠家參數表可知U-53最高耐受溫度77℃，在實際使用過程中體積管溫度將接近或者達到標定球的極限溫度，是標定球損壞的一個誘因。

體積管水標時，油輪尚未出塢，船廠處于北方，年最高溫度低于南海油輪工作環境，標定球不存在超溫情況。當油輪到達工作海域后，南海氣溫高，加之計量撬電伴熱雙重作用，體積管內溫度高于標定球最高使用溫度，從而導致標定球損壞。

3、主表渦輪流量計的與S600數據傳輸問題

在進行油標取證過程中出現在線標定時主表（渦輪流量計）沒有讀數的情況。按照S600流量計算機中的說明，渦輪流量計典型接線：

調整回路中R阻值，觀察到在電阻680歐姆時S600能正確接收脈沖信號，脈沖高電平在19.5VDC左右，但是只維持了約5分鐘，就開始接收不穩定，時好時壞；調整電阻從100-1000歐姆，均未能解決此問題；經過排查，檢查接地正常，按目前接線方式，可能受電磁干擾。

經分析認為，現場渦輪流量計距離流量計算機距離較遠。流量計安裝在現場，流量計算機安裝于中控機柜。二者直線距離為129米，電纜長度更長。而且電纜敷設使用電纜橋架方式，多個設備，多種類型電纜均有敷設在一起。3.9V的脈沖電壓極易受到干擾，造成流量計算機檢測不到。因此較為實際的方法是提高脈沖電平。由于計量撬處于2類危險區，在原設計選型中脈沖放大器選用的是FUER HERMAN FH71-STD（標準型），該型放大器最大的優點是滿足本安標準，適于危險區使用。缺點是電平較低。如果需要較高電平則需要選擇3線制（OC開路）方案，該方案渦輪流量計脈沖放大器采用FH71-OC型。優點是流量計算器脈沖輸入端獲得的電平較高，干擾影響小。缺點是FH71-OC不符合本安要求，安裝于2類危險區時需要安裝在防爆接線盒內。OC開路方案接線圖。

采取OC開路方案后實測到S600流量計算機脈沖輸入端，脈沖高電平為12V左右。導通流程測試渦輪流量計自始至終沒有出現流量為零情況，主表渦輪流量計的與S600數據傳輸問題得到解決。

2.4 取樣系統存在循環取樣積水情況

外輸原油經取樣循環泵一部分返回主管線，另一部分流入采樣系統。采樣系統根據外輸流量，自動控制氣體取樣泵按照計算的取樣間隔進行取樣。由圖中所示，主循環管線為6”，取樣管線為1“。當外輸結束后一部分油品殘留于循環管線和取樣管線中。在設備靜置期間，由于管線伴熱的加熱，殘留油品產生了油水分離現象。分離的水份積聚于取樣管線低點處。當下次外輸時積聚的水份被循環至取樣柜隨即被取樣泵抽入取樣桶，導致外輸開始時取的油樣含水過高，從而影響整批油樣含水量。在第三次外輸作業過程中，由于沒有進行取樣系統的排殘工作，出現取樣含水超過3%的情況，正常值是小于0.5%，。實踐證明在下次外輸開始前對取樣管線中的殘液進行放殘，可有效減少水份被取入取樣系統的數量。原系統中設計了低點排放，但是是作為管線和設備維修時排放使用。排放出的殘液需要人工收集，不便于操作，需要對其進行改造。改造方案：在原有排放點基礎上將出口加裝管線延伸至閉排管匯。在外輸開始前打開排液閥門，使排出的殘液直接進入閉排，防止取樣管線存水。在實際使用中又發現，外輸開始前各個閥門處于關閉狀態，打開排液閥門利用重力排殘，時間過長，效果不佳。而且閉排管匯入口高于排液管線出口，導致仍有一部分液體殘留在管線中。結合每次外輸前均需要對管線充氮氣進行氣密保壓這一情況，利用充氣開始前或者結束后泄壓的時機，使用氮氣將取樣管線中最后殘留的液體吹除，可取得較好的排殘效果。經過排殘操作，清空了管線中的殘液，減少了水份進入取樣系統的機會，保證所取油樣的準確性和可靠性，利用商業結算避免了商業糾紛。

3、結束語

本文通過對超聲波流量計首次在FPSO外輸計量的應用中出現的問題跟蹤和處理，對于液體超聲波流量計在FPSO外輸計量的應用和設計選型時應考慮：現階段體積管直接標定超聲波流量計還存在不穩定的現象，為了避免無法取證的風險可采用等精度傳遞的標定方案；球形體積管標定球的材質選用考慮電伴熱和夏季高溫的情況，選用耐高溫材質的標定球；在主表渦輪流量計的選擇方面，考慮外界的干擾因素，可采用高電平的抗干擾能力強三線制流量計；自動取樣系統的設計中，要考慮殘液的排放和吹掃的問題，避免出現貿易糾紛的問題。

參考文獻

1、JJG 667-2010，中華人民共和國國家計量檢定規程――液體容積式流量計檢定規程[S].北京：國家質量監督檢驗檢疫總局，2010

2、孫策，安樹民.液體超聲波流量計檢定方法[C].2010’中國油氣計量技術論壇論文集，北京：2010

3、何驍勇，徐正海，FPSO原油外輸計量標定系統的選型與設計[C].2013’

4、梁國偉，盛健，流量儀表等精度傳遞的實驗研究和準確度分析[C] 2001’

作者簡介

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關鍵詞：多聲道超聲波流量計；原理；使用；維護

中圖分類號：P631.5 文獻標識碼：A 文章編號：

前言：污水處理廠擔負著處理蘭州石化公司污水處理和動力廠、石化廠生產用水供水的重要作用，污水來水流量和供水流量的測量至關重要，流量表使用、維護的好壞嚴重關系著生產，通過對該流量表四年的使用和維護，我們發現了該表在使用中存在的一些問題，通過分析我們解決這些問題，保證了生產正常穩定運行。

1基本情況簡介

污水處理廠化工污水處理部和低溫水處理部在蘭州石化系統中起著非常重要的作用，多聲道超聲波流量計用在污水來水量和地下水的輸送流量測量上。在這兩個裝置中，我廠共使用了一臺UR-Ex1000型五聲道超聲波流量計和兩臺UR-Ex1000型三聲道超聲波流量計。

多聲道超聲波流量計測流精度高，一般來說一臺五聲道超聲波流量計在充滿水的管道中其測流精度可達±0.5%。多聲道超聲波流量計的核心部件是一臺微處理器（微型計算機），因此它能夠實現流量的在線自動連續測量，能夠進行數據遠傳和計算機聯網，實現數據共享。

2多聲道超聲波流量計的測流原理

首先，分析一下單聲道即一對換能器超聲波流量計的情況。其測流原理，如圖1所示。

設換能器、與水流方向的夾角為θ，水的流速為且不考慮橫流的影響，聲道長度為L，超聲波在靜水中的聲速為C。當p1發射超聲波P2接收時，超聲波的順流傳播時間為：

（1）

當發射P2發射P1接收時，超聲波的逆流傳播時間為：

（2）

逆順向傳播的時間差為：

[作者簡介]卓衛周（1983-），男，陜西省武功縣人，大學本科，助理工程師，電話0931-7981178，電郵

（3）

因為COSθ≤1而且V2

（4）

受水溫變化的影響，聲速C在淡水中會在1400~1500m/s之間發生變化，為了消除溫度變化的影響，將C用L和T1、T2代換。

因為

這里

由式（4）可得：

（5）

由（5）式計算出來的流速是超聲波傳播路徑上的線平均流速。對于測流斷面很小而且流態很好的場合，如對于有很長直管段的小口徑管道，當流速在一定范圍內時，可以求出線平均流速和面平均流速之間的相關系數，進而求得流量。但對于測流斷面較大、流量也比較大而且流態分布比較復雜的情況而言，很難找出線平均流速和面平均流速之間的相關系數。在這種情況下，就必須用多聲道超聲波流量計進行測流。

對于多聲道測量，由式（5）求出線平均流速，再用加權積分計算出面平均流速和流量，即：

（6）

（7）

式中： 為面平均流速；Ki 為第i 聲道加權積分系數（i=1，2，3，4）；Vi 為第i 聲道線平均流速（i=1，2，3，4）；S為管道橫截面面積；Q為測流斷面流量。

3主要存在問題

從這三臺流量計使用至今，出現過如下問題：

（1）聲道長度L測不準引起的誤差：因為線流速V與聲道長度L成線性關系，所以L的任何誤差都將給V帶來相同的誤差。

（2）聲道角θ測不準引起的誤差：因為與COSθ成反比，所以θ的測量誤差也會引起線流速的誤差。如當θ=45°時，θ角有1°的誤差將會造成1.7%的線流速誤差。

（3）當流線方向與測量斷面軸線不平行時，類似于聲路角的測量誤差將表現在流速中。這一效應稱為橫流誤差，通常是由上游有彎曲流道、流道形狀及大小的變化或者障礙物離測量斷面太近引起的。

（4）沿任一聲道傳播的超聲波信號除正常傳播損失外，還會由于液體中夾帶汽泡、泥沙，或者由于換能器表面磨損、換能器表面附著水生物，或者掛上雜物等而產生衰減和失真。

（5）在排放化工污水的生產廠出現吹掃檢修時，來水中固體較大顆粒含量比較多，嚴重影響流量的測量波動非常大，甚至造成換能器不工作。

（6）換能器的性能退化也會嚴重影響測量。

（7）供電質量存在問題造成元器件損壞無法工作。

4主要問題的分析及解決

總結引起這些問題的主要原因，主要涉及到以下方面：

（1）首先在流量計的安裝過程中，采用專用安裝測量工具或使用高精度的經緯儀、鋼尺對每一對換能器的聲道長度進行多次測量取平均值作為準確值，這樣可使聲道長度誤差保持在0.1%以下。采用高精度激光經緯儀對換能器定位，可使聲道角的測量誤差小于0.03°。在測流段的多個相鄰斷面上多次測量管道的截面積并用其平均值作為準確值，可基本上保證流量誤差小于0.2%。在有條件的地方，例如對于直管段很長的鋼管，當其半徑不很大而且具備施工條件時，可在鋼管上安裝“測量管”，測量管的內徑與被測管道的內徑完全相同。其次是在每次清洗或更換換能器后對聲道長度L進行標定。

（2）經過為期一年的觀察，三臺超聲波流量計在工藝介質比較正常的環境下正常運行半年后，其換能器表面就會被水中的一些雜質覆蓋而無法工作。解決方法一是定期對其換能器進行清洗，二是原換能器55mm長度，其表面和管壁會形成一個凹槽，如圖1所示容易沉積雜質，先把換能器更換為65mm長度后，如圖2所示，就不容易沉積雜質可延長正常運行時間。

圖1 圖2

（3）對于橫流誤差，我們采取兩種方法予以控制：① 將聲道定位在盡可能遠離測量流道的彎曲部。當這一條件不具備時，應將聲道定位在與彎曲部的平面垂直的位置，以盡量減少橫流誤差。② 另一種可選擇的辦法是在與原聲道相同的高程上增加同等數量的聲道，但安裝的角度相反，如圖3所示。

假設：兩個聲道長度都等于L，原聲道角=θ=Ф=45°，實際流速方向角=θ'=43°、Ф'=47°，實際流速=V，測得：

這里K = 2VL/C2

正確值應為：ΔT = KCOSθ

相對誤差

若設置第二個交叉聲道，則第二個測量值為ΔT =ΔT'=KCOSФ'

相對誤差

平均相對誤差為

E=（E1+E2）/2 ≈-0.0012

可見，在采用交叉聲道測流時，橫流誤差可被恰當地抵消。

（4）在生產廠檢修時經過觀察在這段時間中化工污水入口UR-Ex1000型五聲道超聲波流量計基本上無法運行，因為這種時差式超聲波流量計適用于水質比較清的介質，在生產廠運行正常時運行良好，但來水水質一發生變化，大的固體顆粒含量比較多時就無法正常工作。為解決這種問題在入口處在增加一臺多普勒式超聲波流量計，在生產廠出現檢修吹掃時就可以用它來正常監測來水流量。

（5）經過觀察大約兩年時間換能器就會出現老化的問題，所以必須定期更換換能器。

（6）在生產運行過程中出現過幾次元器件損壞的問題，原因是供電質量不好，所以我們在表的供電前端加了一個電源保護器后，大大的提高了元器件的壽命。

5結論

經過我們的認真分析和總結，UR-Ex1000超聲波流量計存在的問題得以基本上解決，運行良好，滿足了工藝生產的要求。

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對于新建工程，地區公司間的交接計量隨工程設計、建設同步進行。對于已有輸氣管道，地區公司間的計量交接工程多需要在正在運行中的管道、站場基礎上進行改造，新系統對原站場工藝系統的影響和停輸的可行性要進行詳盡的分析，將影響降到最低，確保向下游供氣安全。本文以某交接計量工程為例，分析在地區公司間交接計量工程設計中的幾個控制要點，從接人點的選擇、設備的適用性分析等方面進行分析論證。

1天然氣交接計量工程接人點的選擇

根據區域管理界面，計量設施接人點的選擇必須保證上下游計量數據交接界面清晰，對站內系統影響最小，充分利用站內現有設施，從而控制工程投資。

交接計量設施設置分為在上游公司站場設置和在下游公司站場設置兩種情況。

  (1)交接計量設施設置在上游公司站場時，接人點盡量選擇在出站總線上，通過計量設備直接讀取貿易交接氣量，避免多支路計量進行求和的形式，防止多支路誤差累計，造成計量精度降低。

  (2)交接計量設施設置在下游公司站場時，接人點盡量選擇在進站總線上，同樣通過計量設備直接讀取貿易交接氣量，避免多支路誤差累計，降低計量精度。

  (3)多條干線交匯的樞紐站場，交接計量設施設置位置要經過仔細研究站內工藝流程，進行實地踏勘，理清樞紐站場的聯通管道，避免氣量重復計量和漏計量情況。

2超聲波流量計的適應性

交接計量工程所需計量的天然氣量為各輸氣干線的輸氣量，氣量大、壓力高，所以計量設備選擇時要在滿足計量精度的前提下還要能適應大流量、高壓力天然氣的計量。

2.1超聲波流量計計量原理

貿易交接系統超聲流量計采用絕對時間差法氣體超聲流量計，絕對時間差法準確度高，抗干擾能力強，應用較廣泛。

絕對時間差超聲波流量計通過測量超聲波在逆流和順流情況下的傳輸時間，獲得各聲道天然氣的流速和聲速!”。逆流和順流的傳輸時間表達式為:

 

2.2 超聲波流量計對氣質的適應性

管輸天然氣對超聲波流量計計量影響因素主要是天然氣中水份、粉末等臟污介質。在天然氣流動過程中，這些臟污介質會附著在流量計上、下游管道和超聲波探頭表面，使流量計的有效內徑減小，導致氣體流量的測量值較實際值偏高，影響天然氣的計量準確度!2l。超聲波流量計是利用超聲波在液體中傳播時所載流體流速的信息來實現流量的測量，具有非接觸、高靈敏度的特點，超聲波流量計對氣質的適應性較強，正常運行時氣質內細小雜質對超聲波流量計基本無影響，在方案制定前要了解氣質資料，一般運行多年的天然氣管道內較大的雜質顆粒幾乎都被清除掉，以下是收集的某站過濾分離設備排污情況:

2011年6月7日至6月9日的通球記錄:三天內，從管道清管收球結束時排污量很少，6月7日收球后排污量為0.178 m3; 6月8日收球后排污量為少量粉塵和油脂;6月9日收球后排污量為黑色粉末狀固體0.5 kg

經了解多條輸氣干線運行多年后，氣體過濾分離設備的排污率幾乎為0，不存在大塊的、硬質地的污物。根據氣質分析，上游來氣氣質適用于超聲波流量計測量工況條件，粉末狀固體對超聲波流量計的影響微乎其微。

2.3 超聲波流量計對氣量的適應性

作為大流量天然氣計量首選的超聲波流量計目前最大口徑為DN400。計量系統通常有幾路并聯的流量測量管路組成，每條流量測量管路由上下游截斷閥、流量計、上游及下游直管段、流量調整器(整流器)、流量計算機及其他溫度、壓力計量儀表組成。下面以某設計壓力為10.0 MPa的交接計量工程為例，說明計量管路系統配置。

超聲波流量計天然氣通過流速按20 m/s計算，計算后根據圓整后的口徑進行復核，一般設計流速在2022 m/，范圍內即可。根據交接氣量，某交接計量工程流量計核算見表1。

根據表1，輸氣干線1采用5路DN400超聲波流量計(4用1備)設置，最大流量工況時超聲波流量計處流速22.0 m/s，輸氣干線2采用6路DN400超聲波流量計，5用1備設置。當最大流量工況時超聲波流量計處流速約20.2 m/s。當在小流量工況時，通過調整超聲波流量計運行數量保證單路流速不會過低或過高。

3 錐形過濾器在大口徑管道的應用

改造工程施工過程中會出現一些不確定因素，管道的吹掃不到位，可能有焊渣等雜質被遺留在管道內。過濾掉焊渣等施工中遺留的雜質是保證計量設備安全運行的關鍵。錐形過濾器具有結構簡單、安裝、拆卸方便等優點，可以在管道上安裝，至于管道內部，不占用空間。某交接計量工程中，設計借鑒壓縮機進口管道前設置的錐形過濾器，將錐形過濾器引進大口徑管道，設置在計量設備前，投產初期可用于過濾管道內的雜質。

3.1 結構特點

交接計量工程管徑較大，運行壓力較高，錐形過濾器不僅要保證過濾要求，還有適應大口徑和高壓力的工況，設計錐型過濾器時首先要考慮設備強度和在氣流沖擊下的穩定性。通過設置加強筋、加強圈保證錐形過濾器的強度，在錐部設置支撐管和支撐片減小其在氣流沖擊下的晃動，避免設備的疲勞損壞。將錐型改為管狀，便于支撐片安裝以增強迎氣方向的強度。

3.2 設計要點

  (1)工藝流程設計時要注意錐形過濾器多為啟動初期臨時使用，氣流方向沿著錐形從大到小的方向流動，雜質和污物便于清理。

  (2)工藝設計時錐形過濾器考慮檢修可以設置旁通管。

  (3)設置差壓表，便于檢測過濾器是否堵塞。

  (4)錐形過濾器需要安裝在管路里，前后設置檢修拆裝用法蘭，錐形過濾器人口法蘭緊固件選擇時要考慮法蘭、墊片、錐形過濾器支撐環的厚度，選擇合適的螺栓長度。

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關鍵詞：流量計水計量儀表流量儀表

一、如何選型

要使用好流量儀表，選型是關鍵。目前大口徑流量儀表生產廠家超過100家，型號超過50種。要根據你的流量范圍、安裝環境、經濟條件、管理水平、進行國內外不同流量儀表的性價比來確定理想的型號。

1、水廠泵房進出廠水計量儀表

水廠的進出廠水管安裝流量計準確可靠性，是關系到水廠的經濟核算、產銷差（漏損率）的合理計算，也是供水企業生產、經營的最主要的依據。由于水廠泵房能保證供電，安裝條件好，因此，首選應該考慮的是帶標準管的電磁流量計，其次才是聲契穿透式超聲波流量計。因為電磁流量計測量精度高（±0.3-0.5%），直管段要求相對短，所測量內徑不會因使用時間長產生變化，維修相對簡單等優點。

2、貿易結算收費流量儀表

以前我們通常使用的貿易結算流量儀表都是機械水表，隨著科技發展，越來越多的電子水表（流量計）作為大口徑計費水表的更新換代產品。電磁流量計、超聲波流量計、渦街電磁流量計等（注：新的水表檢定規程已包含此類型電子水表），尤其是帶標準管的電磁流量計和超聲波流量計，這些流量計最大的特點是：

(1)測量精度高，通?！?％－±0.3％，其中帶標準管的電磁流量計測量精度最高、最線性。

(2)根據實際情況，可選用免市電供電流量計，采用鋰電供電時間長達6年以上。

(3)測量范圍寬（可高達1000:1），也就是說其使用最大流量值比機械表的過載流量值大，而始動流量值比機械表小。

(4)基本免維護。尤其是免受雷擊。

(5)具有準確無誤的累積量、瞬時量輸出以及通訊接口，便于數據遠傳，這也是機械表無法比擬的。

3、分區域計量流量儀表

隨著科學技術的發展，自來水企業深層次的科學管理，區域計量的必要性和重要性也逐漸體現出來。區域計量主要有三個作用：即

(1)合理調度市區管道流量，滿足用戶水量需求，同時為企業節約能源，降低企業生產成本。安裝市區主管道流量儀表為控制水廠水泵機組的流量和市區供水管道流向、流量的合理調度方案提供了依據；

(2)對企業內部供銷進行責任、經濟考核；

(3)對企業漏損率進行分解。對一些漏損率高的區域進行科學分析，找出原因，例如漏水、偷水、或計量不準確等等，并及時采取相應措施，降低漏損率。

為了準確、可靠監控計算區域用水量，為深入了解研究漏損率的變化，近年來不少自來水公司增加區域管道流量、流向、壓力、水質的檢測等在線測量數據進行分析，實踐證明，分區計量給自來水公司帶來了很好的社會效益和經濟效益而區域計量范圍越小越好，但選好流量儀表也是關鍵。要根據不同的要求、不同的環境、不同的經濟條件、不同的管理水平來確定使用那種類型的流量計。

對于作為主管道水量檢測、調度的計量儀表，這些流量計口徑一般較大，測量精度不高，另一方面考慮不影響大面積供水，建議新安裝時選用帶標準管電磁流量計，而舊管道可考慮安裝投資相對小、安裝方便的插入式超聲波流量計或插入式電磁流量計；對于產銷差分區考核，監控漏損率變化的流量儀表最好采用測量精度高的標準管電磁流量計和超聲波流量計，這些儀表供電方式如果市電難于保證、安裝困難的情況下，建議選用技術先進、性能優越的免市電的流量計，標準管的鋰電電磁流量計目前可提供最大DN600mm（鋰電電磁流量計目前市場價要比市電供電的電磁流量計貴1-2倍），超聲波流量計DN400mm，當然，遠傳系統和壓力儀表等配套設備也必須選用免市電的裝置。

對于采用市電供電的流量計，建議生產廠家提供24伏直流供電，配備性能好的24伏充電器、儲電池，停電計時器，并采取適當的防雷抗干擾措施，這樣有利于流量計的可靠運行。

二、流量儀表的科學管理

流量儀表的科學管理包括遠程監測、數據管理、儀表檢定（校準）、修理和維護等。隨著電子技術的迅猛發展，遠程檢測從原來的單一無線電臺發展到現在的GPRS、CDMA、GSM、ADSL、PSTN（電話網絡）等數據遠傳，下面談談筆者的體會。

大口徑流量儀表的數據遠傳分兩大類：在線遠傳和間斷遠傳。有些流量儀表如水廠、區域計量、用水大戶、城鄉結合部等，這些儀表需要永遠在線檢測，選型考慮GPRS、CDMA、PSTN以及電臺更合適些；從安裝工作量、投資成本和運行的可靠性考慮，采用GPRS、CDMA移動通訊網絡為優先選擇。而小數據遠傳，只需每天監測用水情況，選擇GSM較為合適。目前有一種GSM遠傳裝置，采用鋰電供電三年左右（電池價格不到100元），防水等級IP68，體積象電話機那么大。每天激活一次，就可以把24小時正點的累積流量、瞬時流量、供電情況、門禁等六個參數通過GSM把信息打包傳送到你的電腦進行分析、儲存、打印。這種裝置價格和運行成本相對較低，還可以作為便攜移動式數據遠傳儀表，它也算是現代科技發展的成果。因此對于貿易結算流量計和大口徑水表采用這種遠傳裝置已完全滿足數據傳輸的需要。

儀表的數據管理可以根據需要配置不同的遠傳裝置進行在線遠傳和間斷遠傳，必要時將數據載入信息中心數據庫永久保存、打印和傳遞到部門領導以及總公司決策者。

三、流量計的檢定：

流量計的檢定（校準）目前國家沒有在線（校準）檢定規程的情況下，建議給排水協會盡快出臺流量計在線校準辦法試行1―2年，然后根據實際情況進行完善報建設部作為部頒標準。流量計如無異常情況或進行使用中檢驗均符合要求的在線校準周期一般為兩年，而對于DN400mm以上流量計，建議每年校準一次，尤其是采用非標準管的流量計，要特別注意管內徑變小致使流量計偏快的現象，而這種現象用便攜式超聲波進行比對是檢查不出來的（除非流量計前或后有標準管段）。對于拆卸送校驗臺強檢的流量計，考慮到國家多年來對強檢計量器具的執行規定和綜合管理成本，對于標準管傳感器，其襯里已采取防腐措施的大口徑流量儀表（如電磁、超聲波水表等）建議延長到4年。

這里還值得一提的是，一些權威計量部門不僅為了保證儀表計量的準確性，還看重校準（檢定）費的高昂收入紛紛籌備建立流量校驗標準，并下文縮短周期拆卸送檢，增加企業工作量和經濟負擔，造成不符合實際、不和諧的現象。

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關鍵詞 超聲流量計；大口徑流量計；傳播速度；在線檢定

中圖分類號：TH814 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）17-0088-01

為測量流體流量，通過檢測流體流動對超聲脈沖作用的儀表稱之為超聲流量。與電磁流量計相同，超聲流量計屬于無阻礙流量計，因其儀表流通通道中不存在任何阻礙件，該類流量計適用于解決測量流量困難等問題，尤其在測量大口徑流量方面具有十分突出的優勢。安裝于測量管道上的轉換器和超聲換能器組成了超聲流量計。作為大口徑管線在線校準儀表，與其它儀表相比，超聲波流量計具有著明顯優勢：1）超聲波流量計穩定性好、維修率低，不存在可動部件；2）無壓力損失量，不會對流動形成阻礙；3）便于安裝、攜帶等；4）可進行管外安裝校準，前提是在不會對被檢儀表正常工作產生影響的情況下。在水利水電行業的電站、泵站、渠道、輸水管道流量計量中、在市政行業污水、中水、自來水、原水的計量中，都廣泛應用了各種超聲流量計。超聲流量計在確保測量準確度的基礎上，有效提升了管網輸水效率。超聲流量計還具有準確測量、在線標定、現場安裝、大口徑等特點。

1 在線檢定事項

1.1 正確安裝流量計

在實際安裝過程中，由于現場條件的限制，常會遇到管道口和流量計口徑不符、泵、彎頭、閥門距離流量計太近、直管段長度不夠等問題，因此就容易導致誤差的產生。與實驗室標定誤差相比，檢定中被檢流量計實際誤差要大，就是這個原因所致。因此，現場實流標定是非常重要的。在此，介紹正確安裝標準流量計位置，在進行安裝時，應避開有害漩渦，與下游、上游擾動源保持一定距離，上游擾動源有如閥、支管、異形管、彎頭等各類阻流關鍵和螺線式焊縫管。換能器安裝與下游直管段5D位置，安裝在上游直管段10D的位置。上游擾動源會引發旋轉流和流速分布畸變。如彎管閥門等因素形成的下游擾動會引發上溯傳播。而當閥、泵等設備存在于上游時，建議設置直管段長度30D為宜。

1.2 管道測量參數的正確設置

若未正確設置管道參數，則會使被檢流量計產生極大誤差?，F場管道外徑可采用外徑尺進行實測，并將正確的管道參數輸入，±1毫米是允許范圍內的測量誤差。管道壁厚采用超聲波測厚儀進行實測，±0.1毫米是允許范圍內的測量誤差。留意管道內是否存在結垢或里襯的現象，若有，應將里襯參數正確輸入，注意對輸入正確管道材料的選擇。對被測流量計的參數進行檢查，若發生實際測量參數與原管道參數不相符的情況時，為了預防誤差的產生，應將實測參數正確輸入。

1.3 檢查信號值及聲速顯示值

若實際水溫聲速與聲速顯示值相差較大，原因為實際管道參數與管道參數設置不符所致，應重新檢查管道參數的設置。如果產生異常信號，應盡量避開振動干擾和強磁場，并對其周圍是否存在干擾源進行檢查。若信號值偏弱，應對換能器安裝正確與否進行重新檢查。

1.4 去除零點漂移

為將零點漂移消除，換能器的耦合劑可采用聲學性能較好的凡士林或黃油代替；采用動態調零或靜態調零作為標準流量計對流量信號進行測量。

2 在線檢定方法

在自來水公司供水及水庫供水中，口徑超過DN300大口徑水流量計為最常使用的流量計。因多數大口徑水流量計為插入式超聲波流量計或者電磁流量計，因此，插入管道或者法蘭連接等方式的連接為儀表的結構。該結構的儀表送檢、運輸、以及拆裝過程較為繁瑣，且僅在停流時，才能夠拆卸。除此之外，該流量計的實驗室校驗的工作條件間與現場工作條件相差較大，因此無法確定流量計準確度偏離。采用溶劑法對大口徑水流量計進行檢定是不現實的，因此大口徑水流量計的測量流量相當大，當然，現象具備標定好的水池除外。所以，可采用直接比較法來檢定被檢流量計，且標準表法是最好的在線檢定方法。

在整體檢定過程中，根據現場在線檢定的標準、要求，標準表的選型是非常重要的，要根據安裝盡量簡便、不用破管、寬量程、穩定性好、準確度高等特點，來進行標準表的選用。流量計的類型多種多樣，安裝便攜式超聲波流量計的換能器不需要停留截管，其采用了外夾式的方式，與其他流量計不同，該換能器僅需安裝與已設管道外部即可。與其他流量計相比，該換能器為在線檢定大口徑水流量計奠定了基礎。超聲流量計在確保測量準確度的基礎上，有效提升了管網輸水效率。超聲流量計還具有準確測量、在線標定、現場安裝、大口徑等特點。隨著我國科學技術的不斷推進，也促進了超聲波技術的發展，具備了無壓力損失、不用破管、適合多種材料和口徑的管道、量程范圍廣、穩定性好、準確度高等特點的超聲波便攜式流量計作為標準表的可能。因此，在對大口徑水流量計進行量值傳遞時應用超聲流量計為最佳選擇。

3 結束語

與電磁流量計一樣，超聲流量計屬于無阻礙流量計，因其儀表流通通道中不存在任何阻礙件，該類流量計適用于解決測量流量困難等問題，尤其在測量大口徑流量方面具有十分突出的優勢。作為標準表傳遞量值可采用超聲波流量計，不僅合理、科學地保護水資源、極大程度上量化水資源有償使用，同時也保護了用、取水雙方的利益，減輕了企業送檢費用，從而使周期檢定大口徑水流量計成為現實。

參考文獻

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