超声波流量计精品(七篇)

序论：写作是一种深度的自我表达。它要求我们深入探索自己的思想和情感，挖掘那些隐藏在内心深处的真相，好投稿为您带来了七篇超声波流量计范文，愿它们成为您写作过程中的灵感催化剂，助力您的创作。

篇(1)

关键词：超声波；流量计；输气站场；精确度

1.输气站场流量测量的现状分析

1.1流量测量的复杂性

与液体流量计量不同，由于气体的可压缩性，压缩因子的确定较为复杂，导致气体流量计量存在一定的复杂性；在计量过程中，对流经计量装置处气体的流态要求也比较高，在理想情况下，要求气体流经计量装置时，气体流动方向保持与管道平行，气体沿径向均匀分布等，不能存在旋流或涡流等异常流态，但在实际中要达到绝对的理想状态几乎不可能。由于上述原因，造成输气站场流量测量工作复杂，在测量过程中，一方面要求测量结果具有一定的精确度，另一方面，又要求能够满足的经济性的要求。

1.2目前输气站场所用流量计的种类和存在的问题

目前，长输管道工艺站场的天然气计量装置主要有两种形式，一是超声波流量计量装置，其主要由现场超声波流量计、压力变送器、温度变送器、直管段、整流器和流量计算机等组成；二是涡轮计量装置，主要由现场涡轮流量计、压力变送器、温度变送器、直管段和流量计算机等组成。

2.输气站场超声波流量计的种类、工作原理及影响精确度的因素

2.1超声波流量计的种类及工作原理

按照流量计的声道数划分，超声波流量计可分为单声道流量计和多声道流量计两种。为了保证计量精度，目前输气站场广泛采用的是四声道超声波流量计。按照超声波发生和接收过程划分，超声波流量计还可分为对射式和反射式两种。例如，丹尼尔流量计多为对射式流量计，而阿尔斯特流量计一般为反射式流量计。

超声波流量计工作的基本原理是，超声波在天然气中，沿气体顺流方向和逆流方向的传播速度不同，通过测量两个方向传播的时间差，来计算出天然气在管道中的流速，从而得出天然气的瞬时流量。

2.2影响超声波流量计精确度的主要因素

从理论上讲，影响超声波流量计量系统精确度的因素很多，直管段长度，温压变送器的安装位置及精度，流量计本体内加工精度，换能器性能及声道数等都与计量精度密切相关。

换能器（探头）性能的好坏和声道数是影响流量计准确度的重要因素。从理论上讲，通过单声道超声波的发射和接收，就可计算出气体流量，但实际天然气在管道内的流动往往是不均匀分布的，这样，只有通过多声道流量计在不同截面的发射和接收，才能消除这种不均匀性，从而提高计量精度。

3.输气站场超声波流量计的应用建议

3.1做好流量计的设备选型工作

输气站场环境复杂，在选用超声波流量计时，应重点关注一下几个方面。

一是要尽量选用多声道流量计。目前天然气输气站场用于贸易计量的流量计一般为四声道超声流量计，只有声道数在四个以上时，才能满足计量所需精度，减少与下游用户的计量纠纷。

二是在流量计量程选择上，要兼顾设备投用初期和远期用气量；兼顾日峰谷、年峰谷用气量。由于超声波流量计的量程比比较宽，在用户流量范围波动不是很大的情况下，根据计量管段压力等级，通过合理的选择流量计口径，一般都能做到对上述不同流量值的兼顾。

3.2做好流量计量装置的现场安装和初始化配置工作

流量计现场安装是否符合要求，对流量计量的准确性影响很大。首先，在直管段的安装上，不能仅限于满足设备厂商的技术要求，更重要的是要满足行业的相关标准。设备厂家的技术要求是在理想状态下提出的，而输气站场具有复杂多样性，各种配套设备的安装状况、运行时的不同工况等都可能给准确计量带来影响。建议超声波流量计上下游直管段应满足前30D、后40D，且上游安装整流器的要求。另外，压力、温度取样点的选择也很重要，一般压力的取样点应选择在流量计本体上，以便能准确测量流过流量计的天然气压力；温度的取样点一般选择在流量计下游直管段5D左右处，这样即能以减少温度套管对气体流态的影响，又能相对准确地反映实际气体的温度。

3.3做好流量计的日常维护工作

虽然，超声流量计的日常维护工作量并不大，但也要重点做好以下几点工作，一是要定期对探头进行清理，污损的探头对超声波的发射和接收会造成影响，从而影响计量精度；二是要定期对流量计进行声速核查，通过软件检查各探头的工作情况，使流量计始终处于最佳工作状态，确保计量准确。

3.4建立流量计远程维护系统，延长流量计检定周期，从而减少设备维护工作量

天然气长输管道具有距离长、社会依托差、远离城市的特点，这就给系统维护带来一定难度。为此，建立一套远程维护系统是非常必要的。超声波流量计远程维护是以局域网和广域网（或互连网）为基础的一套远程维护系统。在该系统中，输气站场需将流量计、流量计算机等设备组成局域网，并向上通过交换机、路由器等设备与广域网（或互联网）连接，这样，在远端就可通过网络访问到当地的流量计或流量计算机，对其进行检查、维护或修改配置等。按照国家相关规定，具备远程维护能力的流量计，其检定周期可以适当延长，从原来的两年一检延长到六年一检，这样就可大大减少设备维护工作量。

4.结束语

综上所述，文章通过研究，基本明确了超声波流量计在输气站场的应用方法，但鉴于输气站场环境的复杂性和多变性，因此以上方法在实际工作中的应用，仍然需要结合输气站场本身的计量条件和现状，予以进一步弥补和完善，以提高超声波流量计应用的实效性，为输气站场提供更为专业的计量技术。

参考文献

[1]刘军芳.气体超声波流量计诊断功能的实践应用[J].中国科技博览，2014，（5）：325.

[2]张建荣，乌云毕力格，郭超.超声波流量计的原理与校准使用[J].内蒙古科技与经济，2013，（23）：64-65.

篇(2)

【关键词】 时差法超声波流量计 远程通信

超声波流量计是当今工业生产自动化以及检测技术中常用的计量仪表，通常采用232/485通信接口或者4～20mA模拟信号接口输出。这种输出方式在很长一段时间内满足了工业上数据传输的要求。但随着当今工业自动化的迅速发展尤其是各类检测系统的发展，常规的输出方式的弊病已经越来越明显，流量计的远程通信成为一种趋势。现在常用的解决方案是通过RTU接收仪表的数据，再实现仪表数据的远传。

一、超声波流量计的基本结构

计量仪表的设计通常分为一次仪表与二次仪表两部分，这种超声波流量计的基本构架设计也遵从这种方式，采用一次仪表与二次仪表分开设计。超声波流量计结构如图1所示。

一次仪表主要实现将电能转换为超声波，同时实现超声波信号的检测与处理，

二次仪表主要实现检测超声波信号传播时间，计算出相应流速，并对相应的结果进行判断与验证，同时实现数据的处理与输出。可以说，二次仪表是计量仪表的大脑，所有的逻辑运算与数据处理都在二次仪表中进行。

超声波流量计总体由一次仪表与二次仪表构成[1]，一次仪表包括压电换能器及其相关电路，包括：

（1）超声波信号收发部分：完成超声波信号的发射与接收，实现换能器对能量形式的转换；

（2）超声波信号处理部分：实现对收发信号的处理，使电路信号能够与控制芯片信号较好的配合

二次仪表主要实现人机交互、信号处理等功能，其主要包括：

（1）最小系统：ARM芯片能够工作的最基本系统条件，包括电源电路、时钟电路、复位电路等

（2）数字信号处理部分：包括已调理信号的处理、数据输入存储器等

（3）驱动服务：完成人机互动、数据通信等功能

二、远程通信模块的基本结构

现在常用的RTU采用485协议与仪表进行通讯，然后通过网络通信模块进行数据传输。常见的网络模块包括ZIGBEE模块、GPRS模块、3G模块以及最新的4G模块等。

较为合理的远程通信方式可以考虑采用ZigeBee技术组成小范围的无线传感网络解决有线通信走线复杂的问题，同时可以实现网内传感器的互联互访。再通过某一至两个GPRS节点上传数据实现远距离的数据通信，这样的结构既可以节省485通信线路走廊，也可以节约GPRS节点的个数。

总之，整个通信流程中，ZigBee与GPRS通信技术相互配合，取长补短，能够，采用ZigBee技术实现近距离通信，GPRS实现数据远传，两种方式可以实现大范围、远距离的传感器组网数据通信。

三、远程超声波流量计远程模块的设计

3.1远程模块硬件结构

设计将常规超声波流量计与RTU的设计相结合，采用ARM作为处理核心。由于ARM具备的多任务处理的能力，可以实现数据的处理与传输。这种方案在传统超声波流量计的硬件结构的基础上，只需要增加了传感器的远传模块就可以实现数据的远程传输。传感器基于Zigbee组网并通过GPRS实现数据远传功能，使传感器成为真正意义上的远程流量计。

远程超声波流量计的基本结构与常规流量计并没有太大区别，但他的设计增加了网络协调器。其硬件结构设计如图2所示。

以LPC2210作为控制器为例，通过SPI接口实现与MC13192 Zigbee模块的数据传输，再通过UART1串口实现与SIM800 GPRS的数据传输。

3.2软件结构的设计

无线收发功能主要是由GPRS模块和Zigbee模块配合实现的无线收发模块的应用程序各主要任务如表1所示：

通过优先级的不同，依次完成各任务。

四、总结

通过将二次仪表的设计与RTU相结合，流量计的可嵌入性得到极大的提升，极大的降低了工业自动化生产、流量监控系统等运用场所中的安装成本与设计难度，提高了数据传输效率，具有较好的研发前景。

参 考 文 献

[1]桂永芳. 相关法超声波流量计二次仪表的研究[D].浙江大学，2004.

篇(3)

关键字：液体超声波流量计；FPSO；体积管；外输计量系统

1、FPSO外输计量系统概述

FPSO原油计量和标定系统主要由计量撬、标定撬和控制系统三部分组成。设计采取三用一备的方式运行，每路外输管线的计量能力可达1800 m?/h，它的功能是将储油轮油舱中的原油输送至驳油轮的过程中（图 1），对原油进行精度达千分之二的精确计量和控制，为原油贸易结算提供可靠的依据；同时具备自动取样功能。

计量撬主要由DANIEL 3804超声波流量计、电动马达阀（DBB阀）、流量控制阀、自动取样器、除气过滤器、温度、压力变送器等组成；标定撬由福尔赫曼FAURE HERMAN 8500涡轮流量计、电动四通阀、电动马达阀、30寸球形体积管、两个500L的水标罐等组成；计量控制系统由上位机、五台流量计算机、两个控制盘等设备组成。

2、超声波流量计在标定过程中出现的问题

2.1采用体积管法和主表法结合的方式标定超声波流量计

FPSO的原油外输计量系统首次使用超声波流量计用于原油外输的外贸计量；用30寸球形体积管标定超声波流量计，其中流量计采用DANIEL 3804超声波流量计，它的标定原理是用球形体积管对每台流量计进行标定，当球形体积管内的球在30寸的管道内运行一周排出的液体量和超声波流量计的读数进行比较。然后通过四通阀的换向实现流程的切换。每台流量计连续标定5～10次，每次结果都要在允许误差范围以内。

厂家原设计方案中使用体积管直接标定超声波流量计，通过多方调研，与国家石油天然气大流量计量站、厂家讨论液体超声波流量计的标定方式，考虑到首次使用超声波流量计存在一定标定风险。因此在设计时特别要求在标定回路总管增加一个12寸的涡轮流量计以便在体积管直接标液超不合格时进行等精度传递法标定。涡轮流量计作为主表，用于量值传递，先用球形体积管标定涡轮流量计，再用涡轮流量计标定液体超声波流量计，使用涡轮流量计标定液体超声波流量计可以得到更好的重复性数据。液体超声波流量计由于其工作原理与传统的体积流量计或者涡轮流量计不一样，超声波流量计的输出信号是不均匀的，需要通过流速和数学模型进行计算。如果使用球形体积管标定液体超声波流量计重复性精度在流量计精度的1/3以内，（0.15%*1/3=0.05%），可能影响原油外输计量标定撬取得国家石油天然气大流量计量站的标定证书。为了保证计量标定的取证工作顺利完成，以及参考国内成功经验做法；因此选用体积管法和主表法结合的方式标定超声波流量计，即等精度传递法。

也就是说，标准表法流量标准装置的准确度同上一级标准装置的准确度大致相等。同理，用该标准表法流量标准装置检定其它流量计也可以得到相似的结果。只要该流量计的重复性足够好，就可用该流量计作为传递标准将流量量值传递给下一级流量标准装置或流量仪表。

2.2 球形体积管标定球的材质选用

此项目于2014年10月进油，经过现场多次测试过油标流程均正常，最后一次测试标定流程后将四通阀反向，确认管内原油将球顶到发球腔内，体积管电伴热一直打开，温度保持在50℃～60℃；

在进行油标取证时，将四通阀反向，LUSM和涡轮主表流速均保持在200m?/h，体积管进出口压力与LUSM处压力均为200kpa左右，排气并维持此流程约20分钟后开始正常标定流程，无法接收到检测开关信号，后经多次不同流量测试，均未能接收到检测开关信号；检查检测开关接线，并在现场进行短接测试，检测开关信号均正常；检查四通阀动作，观察现场阀位指示，正反向均动作正常；在500m?/h流速下，四通阀反向保持20分钟，后停泵，排油，打开发球腔，没有找到标定球；

怀疑标定球可能损坏，再次进行以下流程测试，观察是否能将球顶到发球腔内。在流速1200m3/h，压力200Kpa左右，四通阀反向，稳定运行约15分钟后停泵，泄压，打开发球腔，发现发球腔到四通阀直管段连接处有黄绿色残留物如下图，怀疑是标定球溶解残留。

由厂家参数表可知U-53最高耐受温度77℃，在实际使用过程中体积管温度将接近或者达到标定球的极限温度，是标定球损坏的一个诱因。

体积管水标时，油轮尚未出坞，船厂处于北方，年最高温度低于南海油轮工作环境，标定球不存在超温情况。当油轮到达工作海域后，南海气温高，加之计量撬电伴热双重作用，体积管内温度高于标定球最高使用温度，从而导致标定球损坏。

3、主表涡轮流量计的与S600数据传输问题

在进行油标取证过程中出现在线标定时主表（涡轮流量计）没有读数的情况。按照S600流量计算机中的说明，涡轮流量计典型接线：

调整回路中R阻值，观察到在电阻680欧姆时S600能正确接收脉冲信号，脉冲高电平在19.5VDC左右，但是只维持了约5分钟，就开始接收不稳定，时好时坏；调整电阻从100-1000欧姆，均未能解决此问题；经过排查，检查接地正常，按目前接线方式，可能受电磁干扰。

经分析认为，现场涡轮流量计距离流量计算机距离较远。流量计安装在现场，流量计算机安装于中控机柜。二者直线距离为129米，电缆长度更长。而且电缆敷设使用电缆桥架方式，多个设备，多种类型电缆均有敷设在一起。3.9V的脉冲电压极易受到干扰，造成流量计算机检测不到。因此较为实际的方法是提高脉冲电平。由于计量撬处于2类危险区，在原设计选型中脉冲放大器选用的是FUER HERMAN FH71-STD（标准型），该型放大器最大的优点是满足本安标准，适于危险区使用。缺点是电平较低。如果需要较高电平则需要选择3线制（OC开路）方案，该方案涡轮流量计脉冲放大器采用FH71-OC型。优点是流量计算器脉冲输入端获得的电平较高，干扰影响小。缺点是FH71-OC不符合本安要求，安装于2类危险区时需要安装在防爆接线盒内。OC开路方案接线图。

采取OC开路方案后实测到S600流量计算机脉冲输入端，脉冲高电平为12V左右。导通流程测试涡轮流量计自始至终没有出现流量为零情况，主表涡轮流量计的与S600数据传输问题得到解决。

2.4 取样系统存在循环取样积水情况

外输原油经取样循环泵一部分返回主管线，另一部分流入采样系统。采样系统根据外输流量，自动控制气体取样泵按照计算的取样间隔进行取样。由图中所示，主循环管线为6”，取样管线为1“。当外输结束后一部分油品残留于循环管线和取样管线中。在设备静置期间，由于管线伴热的加热，残留油品产生了油水分离现象。分离的水份积聚于取样管线低点处。当下次外输时积聚的水份被循环至取样柜随即被取样泵抽入取样桶，导致外输开始时取的油样含水过高，从而影响整批油样含水量。在第三次外输作业过程中，由于没有进行取样系统的排残工作，出现取样含水超过3%的情况，正常值是小于0.5%，。实践证明在下次外输开始前对取样管线中的残液进行放残，可有效减少水份被取入取样系统的数量。原系统中设计了低点排放，但是是作为管线和设备维修时排放使用。排放出的残液需要人工收集，不便于操作，需要对其进行改造。改造方案：在原有排放点基础上将出口加装管线延伸至闭排管汇。在外输开始前打开排液阀门，使排出的残液直接进入闭排，防止取样管线存水。在实际使用中又发现，外输开始前各个阀门处于关闭状态，打开排液阀门利用重力排残，时间过长，效果不佳。而且闭排管汇入口高于排液管线出口，导致仍有一部分液体残留在管线中。结合每次外输前均需要对管线充氮气进行气密保压这一情况，利用充气开始前或者结束后泄压的时机，使用氮气将取样管线中最后残留的液体吹除，可取得较好的排残效果。经过排残操作，清空了管线中的残液，减少了水份进入取样系统的机会，保证所取油样的准确性和可靠性，利用商业结算避免了商业纠纷。

3、结束语

本文通过对超声波流量计首次在FPSO外输计量的应用中出现的问题跟踪和处理，对于液体超声波流量计在FPSO外输计量的应用和设计选型时应考虑：现阶段体积管直接标定超声波流量计还存在不稳定的现象，为了避免无法取证的风险可采用等精度传递的标定方案；球形体积管标定球的材质选用考虑电伴热和夏季高温的情况，选用耐高温材质的标定球；在主表涡轮流量计的选择方面，考虑外界的干扰因素，可采用高电平的抗干扰能力强三线制流量计；自动取样系统的设计中，要考虑残液的排放和吹扫的问题，避免出现贸易纠纷的问题。

参考文献

1、JJG 667-2010，中华人民共和国国家计量检定规程――液体容积式流量计检定规程[S].北京：国家质量监督检验检疫总局，2010

2、孙策，安树民.液体超声波流量计检定方法[C].2010’中国油气计量技术论坛论文集，北京：2010

3、何骁勇，徐正海，FPSO原油外输计量标定系统的选型与设计[C].2013’

4、梁国伟，盛健，流量仪表等精度传递的实验研究和准确度分析[C] 2001’

作者简介

篇(4)

关键词：多声道超声波流量计；原理；使用；维护

中图分类号：P631.5 文献标识码：A 文章编号：

前言：污水处理厂担负着处理兰州石化公司污水处理和动力厂、石化厂生产用水供水的重要作用，污水来水流量和供水流量的测量至关重要，流量表使用、维护的好坏严重关系着生产，通过对该流量表四年的使用和维护，我们发现了该表在使用中存在的一些问题，通过分析我们解决这些问题，保证了生产正常稳定运行。

1基本情况简介

污水处理厂化工污水处理部和低温水处理部在兰州石化系统中起着非常重要的作用，多声道超声波流量计用在污水来水量和地下水的输送流量测量上。在这两个装置中，我厂共使用了一台UR-Ex1000型五声道超声波流量计和两台UR-Ex1000型三声道超声波流量计。

多声道超声波流量计测流精度高，一般来说一台五声道超声波流量计在充满水的管道中其测流精度可达±0.5%。多声道超声波流量计的核心部件是一台微处理器（微型计算机），因此它能够实现流量的在线自动连续测量，能够进行数据远传和计算机联网，实现数据共享。

2多声道超声波流量计的测流原理

首先，分析一下单声道即一对换能器超声波流量计的情况。其测流原理，如图1所示。

设换能器、与水流方向的夹角为θ，水的流速为且不考虑横流的影响，声道长度为L，超声波在静水中的声速为C。当p1发射超声波P2接收时，超声波的顺流传播时间为：

（1）

当发射P2发射P1接收时，超声波的逆流传播时间为：

（2）

逆顺向传播的时间差为：

[作者简介]卓卫周（1983-），男，陕西省武功县人，大学本科，助理工程师，电话0931-7981178，电邮

（3）

因为COSθ≤1而且V2

（4）

受水温变化的影响，声速C在淡水中会在1400~1500m/s之间发生变化，为了消除温度变化的影响，将C用L和T1、T2代换。

因为

这里

由式（4）可得：

（5）

由（5）式计算出来的流速是超声波传播路径上的线平均流速。对于测流断面很小而且流态很好的场合，如对于有很长直管段的小口径管道，当流速在一定范围内时，可以求出线平均流速和面平均流速之间的相关系数，进而求得流量。但对于测流断面较大、流量也比较大而且流态分布比较复杂的情况而言，很难找出线平均流速和面平均流速之间的相关系数。在这种情况下，就必须用多声道超声波流量计进行测流。

对于多声道测量，由式（5）求出线平均流速，再用加权积分计算出面平均流速和流量，即：

（6）

（7）

式中： 为面平均流速；Ki 为第i 声道加权积分系数（i=1，2，3，4）；Vi 为第i 声道线平均流速（i=1，2，3，4）；S为管道横截面面积；Q为测流断面流量。

3主要存在问题

从这三台流量计使用至今，出现过如下问题：

（1）声道长度L测不准引起的误差：因为线流速V与声道长度L成线性关系，所以L的任何误差都将给V带来相同的误差。

（2）声道角θ测不准引起的误差：因为与COSθ成反比，所以θ的测量误差也会引起线流速的误差。如当θ=45°时，θ角有1°的误差将会造成1.7%的线流速误差。

（3）当流线方向与测量断面轴线不平行时，类似于声路角的测量误差将表现在流速中。这一效应称为横流误差，通常是由上游有弯曲流道、流道形状及大小的变化或者障碍物离测量断面太近引起的。

（4）沿任一声道传播的超声波信号除正常传播损失外，还会由于液体中夹带汽泡、泥沙，或者由于换能器表面磨损、换能器表面附着水生物，或者挂上杂物等而产生衰减和失真。

（5）在排放化工污水的生产厂出现吹扫检修时，来水中固体较大颗粒含量比较多，严重影响流量的测量波动非常大，甚至造成换能器不工作。

（6）换能器的性能退化也会严重影响测量。

（7）供电质量存在问题造成元器件损坏无法工作。

4主要问题的分析及解决

总结引起这些问题的主要原因，主要涉及到以下方面：

（1）首先在流量计的安装过程中，采用专用安装测量工具或使用高精度的经纬仪、钢尺对每一对换能器的声道长度进行多次测量取平均值作为准确值，这样可使声道长度误差保持在0.1%以下。采用高精度激光经纬仪对换能器定位，可使声道角的测量误差小于0.03°。在测流段的多个相邻断面上多次测量管道的截面积并用其平均值作为准确值，可基本上保证流量误差小于0.2%。在有条件的地方，例如对于直管段很长的钢管，当其半径不很大而且具备施工条件时，可在钢管上安装“测量管”，测量管的内径与被测管道的内径完全相同。其次是在每次清洗或更换换能器后对声道长度L进行标定。

（2）经过为期一年的观察，三台超声波流量计在工艺介质比较正常的环境下正常运行半年后，其换能器表面就会被水中的一些杂质覆盖而无法工作。解决方法一是定期对其换能器进行清洗，二是原换能器55mm长度，其表面和管壁会形成一个凹槽，如图1所示容易沉积杂质，先把换能器更换为65mm长度后，如图2所示，就不容易沉积杂质可延长正常运行时间。

图1 图2

（3）对于横流误差，我们采取两种方法予以控制：① 将声道定位在尽可能远离测量流道的弯曲部。当这一条件不具备时，应将声道定位在与弯曲部的平面垂直的位置，以尽量减少横流误差。② 另一种可选择的办法是在与原声道相同的高程上增加同等数量的声道，但安装的角度相反，如图3所示。

假设：两个声道长度都等于L，原声道角=θ=Ф=45°，实际流速方向角=θ'=43°、Ф'=47°，实际流速=V，测得：

这里K = 2VL/C2

正确值应为：ΔT = KCOSθ

相对误差

若设置第二个交叉声道，则第二个测量值为ΔT =ΔT'=KCOSФ'

相对误差

平均相对误差为

E=（E1+E2）/2 ≈-0.0012

可见，在采用交叉声道测流时，横流误差可被恰当地抵消。

（4）在生产厂检修时经过观察在这段时间中化工污水入口UR-Ex1000型五声道超声波流量计基本上无法运行，因为这种时差式超声波流量计适用于水质比较清的介质，在生产厂运行正常时运行良好，但来水水质一发生变化，大的固体颗粒含量比较多时就无法正常工作。为解决这种问题在入口处在增加一台多普勒式超声波流量计，在生产厂出现检修吹扫时就可以用它来正常监测来水流量。

（5）经过观察大约两年时间换能器就会出现老化的问题，所以必须定期更换换能器。

（6）在生产运行过程中出现过几次元器件损坏的问题，原因是供电质量不好，所以我们在表的供电前端加了一个电源保护器后，大大的提高了元器件的寿命。

5结论

经过我们的认真分析和总结，UR-Ex1000超声波流量计存在的问题得以基本上解决，运行良好，满足了工艺生产的要求。

篇(5)

对于新建工程，地区公司间的交接计量随工程设计、建设同步进行。对于已有输气管道，地区公司间的计量交接工程多需要在正在运行中的管道、站场基础上进行改造，新系统对原站场工艺系统的影响和停输的可行性要进行详尽的分析，将影响降到最低，确保向下游供气安全。本文以某交接计量工程为例，分析在地区公司间交接计量工程设计中的几个控制要点，从接人点的选择、设备的适用性分析等方面进行分析论证。

1天然气交接计量工程接人点的选择

根据区域管理界面，计量设施接人点的选择必须保证上下游计量数据交接界面清晰，对站内系统影响最小，充分利用站内现有设施，从而控制工程投资。

交接计量设施设置分为在上游公司站场设置和在下游公司站场设置两种情况。

  (1)交接计量设施设置在上游公司站场时，接人点尽量选择在出站总线上，通过计量设备直接读取贸易交接气量，避免多支路计量进行求和的形式，防止多支路误差累计，造成计量精度降低。

  (2)交接计量设施设置在下游公司站场时，接人点尽量选择在进站总线上，同样通过计量设备直接读取贸易交接气量，避免多支路误差累计，降低计量精度。

  (3)多条干线交汇的枢纽站场，交接计量设施设置位置要经过仔细研究站内工艺流程，进行实地踏勘，理清枢纽站场的联通管道，避免气量重复计量和漏计量情况。

2超声波流量计的适应性

交接计量工程所需计量的天然气量为各输气干线的输气量，气量大、压力高，所以计量设备选择时要在满足计量精度的前提下还要能适应大流量、高压力天然气的计量。

2.1超声波流量计计量原理

贸易交接系统超声流量计采用绝对时间差法气体超声流量计，绝对时间差法准确度高，抗干扰能力强，应用较广泛。

绝对时间差超声波流量计通过测量超声波在逆流和顺流情况下的传输时间，获得各声道天然气的流速和声速!”。逆流和顺流的传输时间表达式为:

 

2.2 超声波流量计对气质的适应性

管输天然气对超声波流量计计量影响因素主要是天然气中水份、粉末等脏污介质。在天然气流动过程中，这些脏污介质会附着在流量计上、下游管道和超声波探头表面，使流量计的有效内径减小，导致气体流量的测量值较实际值偏高，影响天然气的计量准确度!2l。超声波流量计是利用超声波在液体中传播时所载流体流速的信息来实现流量的测量，具有非接触、高灵敏度的特点，超声波流量计对气质的适应性较强，正常运行时气质内细小杂质对超声波流量计基本无影响，在方案制定前要了解气质资料，一般运行多年的天然气管道内较大的杂质颗粒几乎都被清除掉，以下是收集的某站过滤分离设备排污情况:

2011年6月7日至6月9日的通球记录:三天内，从管道清管收球结束时排污量很少，6月7日收球后排污量为0.178 m3; 6月8日收球后排污量为少量粉尘和油脂;6月9日收球后排污量为黑色粉末状固体0.5 kg

经了解多条输气干线运行多年后，气体过滤分离设备的排污率几乎为0，不存在大块的、硬质地的污物。根据气质分析，上游来气气质适用于超声波流量计测量工况条件，粉末状固体对超声波流量计的影响微乎其微。

2.3 超声波流量计对气量的适应性

作为大流量天然气计量首选的超声波流量计目前最大口径为DN400。计量系统通常有几路并联的流量测量管路组成，每条流量测量管路由上下游截断阀、流量计、上游及下游直管段、流量调整器(整流器)、流量计算机及其他温度、压力计量仪表组成。下面以某设计压力为10.0 MPa的交接计量工程为例，说明计量管路系统配置。

超声波流量计天然气通过流速按20 m/s计算，计算后根据圆整后的口径进行复核，一般设计流速在2022 m/，范围内即可。根据交接气量，某交接计量工程流量计核算见表1。

根据表1，输气干线1采用5路DN400超声波流量计(4用1备)设置，最大流量工况时超声波流量计处流速22.0 m/s，输气干线2采用6路DN400超声波流量计，5用1备设置。当最大流量工况时超声波流量计处流速约20.2 m/s。当在小流量工况时，通过调整超声波流量计运行数量保证单路流速不会过低或过高。

3 锥形过滤器在大口径管道的应用

改造工程施工过程中会出现一些不确定因素，管道的吹扫不到位，可能有焊渣等杂质被遗留在管道内。过滤掉焊渣等施工中遗留的杂质是保证计量设备安全运行的关键。锥形过滤器具有结构简单、安装、拆卸方便等优点，可以在管道上安装，至于管道内部，不占用空间。某交接计量工程中，设计借鉴压缩机进口管道前设置的锥形过滤器，将锥形过滤器引进大口径管道，设置在计量设备前，投产初期可用于过滤管道内的杂质。

3.1 结构特点

交接计量工程管径较大，运行压力较高，锥形过滤器不仅要保证过滤要求，还有适应大口径和高压力的工况，设计锥型过滤器时首先要考虑设备强度和在气流冲击下的稳定性。通过设置加强筋、加强圈保证锥形过滤器的强度，在锥部设置支撑管和支撑片减小其在气流冲击下的晃动，避免设备的疲劳损坏。将锥型改为管状，便于支撑片安装以增强迎气方向的强度。

3.2 设计要点

  (1)工艺流程设计时要注意锥形过滤器多为启动初期临时使用，气流方向沿着锥形从大到小的方向流动，杂质和污物便于清理。

  (2)工艺设计时锥形过滤器考虑检修可以设置旁通管。

  (3)设置差压表，便于检测过滤器是否堵塞。

  (4)锥形过滤器需要安装在管路里，前后设置检修拆装用法兰，锥形过滤器人口法兰紧固件选择时要考虑法兰、垫片、锥形过滤器支撑环的厚度，选择合适的螺栓长度。

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关键词：流量计水计量仪表流量仪表

一、如何选型

要使用好流量仪表，选型是关键。目前大口径流量仪表生产厂家超过100家，型号超过50种。要根据你的流量范围、安装环境、经济条件、管理水平、进行国内外不同流量仪表的性价比来确定理想的型号。

1、水厂泵房进出厂水计量仪表

水厂的进出厂水管安装流量计准确可靠性，是关系到水厂的经济核算、产销差（漏损率）的合理计算，也是供水企业生产、经营的最主要的依据。由于水厂泵房能保证供电，安装条件好，因此，首选应该考虑的是带标准管的电磁流量计，其次才是声契穿透式超声波流量计。因为电磁流量计测量精度高（±0.3-0.5%），直管段要求相对短，所测量内径不会因使用时间长产生变化，维修相对简单等优点。

2、贸易结算收费流量仪表

以前我们通常使用的贸易结算流量仪表都是机械水表，随着科技发展，越来越多的电子水表（流量计）作为大口径计费水表的更新换代产品。电磁流量计、超声波流量计、涡街电磁流量计等（注：新的水表检定规程已包含此类型电子水表），尤其是带标准管的电磁流量计和超声波流量计，这些流量计最大的特点是：

(1)测量精度高，通常±1％－±0.3％，其中带标准管的电磁流量计测量精度最高、最线性。

(2)根据实际情况，可选用免市电供电流量计，采用锂电供电时间长达6年以上。

(3)测量范围宽（可高达1000:1），也就是说其使用最大流量值比机械表的过载流量值大，而始动流量值比机械表小。

(4)基本免维护。尤其是免受雷击。

(5)具有准确无误的累积量、瞬时量输出以及通讯接口，便于数据远传，这也是机械表无法比拟的。

3、分区域计量流量仪表

随着科学技术的发展，自来水企业深层次的科学管理，区域计量的必要性和重要性也逐渐体现出来。区域计量主要有三个作用：即

(1)合理调度市区管道流量，满足用户水量需求，同时为企业节约能源，降低企业生产成本。安装市区主管道流量仪表为控制水厂水泵机组的流量和市区供水管道流向、流量的合理调度方案提供了依据；

(2)对企业内部供销进行责任、经济考核；

(3)对企业漏损率进行分解。对一些漏损率高的区域进行科学分析，找出原因，例如漏水、偷水、或计量不准确等等，并及时采取相应措施，降低漏损率。

为了准确、可靠监控计算区域用水量，为深入了解研究漏损率的变化，近年来不少自来水公司增加区域管道流量、流向、压力、水质的检测等在线测量数据进行分析，实践证明，分区计量给自来水公司带来了很好的社会效益和经济效益而区域计量范围越小越好，但选好流量仪表也是关键。要根据不同的要求、不同的环境、不同的经济条件、不同的管理水平来确定使用那种类型的流量计。

对于作为主管道水量检测、调度的计量仪表，这些流量计口径一般较大，测量精度不高，另一方面考虑不影响大面积供水，建议新安装时选用带标准管电磁流量计，而旧管道可考虑安装投资相对小、安装方便的插入式超声波流量计或插入式电磁流量计；对于产销差分区考核，监控漏损率变化的流量仪表最好采用测量精度高的标准管电磁流量计和超声波流量计，这些仪表供电方式如果市电难于保证、安装困难的情况下，建议选用技术先进、性能优越的免市电的流量计，标准管的锂电电磁流量计目前可提供最大DN600mm（锂电电磁流量计目前市场价要比市电供电的电磁流量计贵1-2倍），超声波流量计DN400mm，当然，远传系统和压力仪表等配套设备也必须选用免市电的装置。

对于采用市电供电的流量计，建议生产厂家提供24伏直流供电，配备性能好的24伏充电器、储电池，停电计时器，并采取适当的防雷抗干扰措施，这样有利于流量计的可靠运行。

二、流量仪表的科学管理

流量仪表的科学管理包括远程监测、数据管理、仪表检定（校准）、修理和维护等。随着电子技术的迅猛发展，远程检测从原来的单一无线电台发展到现在的GPRS、CDMA、GSM、ADSL、PSTN（电话网络）等数据远传，下面谈谈笔者的体会。

大口径流量仪表的数据远传分两大类：在线远传和间断远传。有些流量仪表如水厂、区域计量、用水大户、城乡结合部等，这些仪表需要永远在线检测，选型考虑GPRS、CDMA、PSTN以及电台更合适些；从安装工作量、投资成本和运行的可靠性考虑，采用GPRS、CDMA移动通讯网络为优先选择。而小数据远传，只需每天监测用水情况，选择GSM较为合适。目前有一种GSM远传装置，采用锂电供电三年左右（电池价格不到100元），防水等级IP68，体积象电话机那么大。每天激活一次，就可以把24小时正点的累积流量、瞬时流量、供电情况、门禁等六个参数通过GSM把信息打包传送到你的电脑进行分析、储存、打印。这种装置价格和运行成本相对较低，还可以作为便携移动式数据远传仪表，它也算是现代科技发展的成果。因此对于贸易结算流量计和大口径水表采用这种远传装置已完全满足数据传输的需要。

仪表的数据管理可以根据需要配置不同的远传装置进行在线远传和间断远传，必要时将数据载入信息中心数据库永久保存、打印和传递到部门领导以及总公司决策者。

三、流量计的检定：

流量计的检定（校准）目前国家没有在线（校准）检定规程的情况下，建议给排水协会尽快出台流量计在线校准办法试行1―2年，然后根据实际情况进行完善报建设部作为部颁标准。流量计如无异常情况或进行使用中检验均符合要求的在线校准周期一般为两年，而对于DN400mm以上流量计，建议每年校准一次，尤其是采用非标准管的流量计，要特别注意管内径变小致使流量计偏快的现象，而这种现象用便携式超声波进行比对是检查不出来的（除非流量计前或后有标准管段）。对于拆卸送校验台强检的流量计，考虑到国家多年来对强检计量器具的执行规定和综合管理成本，对于标准管传感器，其衬里已采取防腐措施的大口径流量仪表（如电磁、超声波水表等）建议延长到4年。

这里还值得一提的是，一些权威计量部门不仅为了保证仪表计量的准确性，还看重校准（检定）费的高昂收入纷纷筹备建立流量校验标准，并下文缩短周期拆卸送检，增加企业工作量和经济负担，造成不符合实际、不和谐的现象。

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关键词 超声流量计；大口径流量计；传播速度；在线检定

中图分类号：TH814 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）17-0088-01

为测量流体流量，通过检测流体流动对超声脉冲作用的仪表称之为超声流量。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，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。安装于测量管道上的转换器和超声换能器组成了超声流量计。作为大口径管线在线校准仪表，与其它仪表相比，超声波流量计具有着明显优势：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。

1 在线检定事项

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。

2 在线检定方法

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。

3 结束语

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。

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