便攜超聲波流量計在供熱系統中的應用
這些年來，隨著我國新技術的長足發展及國家加大節能減排力度，吸收運用新技術，其中超聲波流量計在供熱管道測量獲得了廣泛的運用。超聲波流量計以其安裝方便簡單方便,無機械損耗壽命長等優點,尤其是外夾式超聲波流量計安裝方便，僅僅是附加在管外探頭來測量流量。因此，對管道不需太多的處理（測點局部除銹除漆），對管道密閉沒有壓力損失，相比其它在線儀表，無需斷管處理，無任何擾流設備、機械轉動設備，無需縮徑、引流孔板等，安裝方便，泄露隱患減少，在供熱系統領域有著巨大的應用潛力。
在對比公司現有的超聲波流量計，其中有進口及國產流量計，安裝有便攜式及固定式，價格有幾千到幾萬流量計,通過數據的實驗比較不同型號、不同價格、不同安裝方式流量計其測量值誤差。本文主要以超聲波流量測量中的現場應用效果探討公司現應用超聲波流量計對供熱管道中熱水流量進行測量的問題。工作原理
超聲波在流體中傳播時其傳播速度要受到流體流速的影響，通過測量超聲波在流體中傳播速度可以檢測出流體的流速而換算出流量來。以本公司使用*廣泛的時差法超聲波流量計（圖1）為例，當超聲波在流體中傳播時順流方向超聲波的傳播速度會增、逆流方向則減小，即同一傳播距離就有不同的傳播時間，再利用傳播速度之差與被測流體流速之關系求取流速而換算流量。即當超聲波束在管道內水介質流動方向上的“上游傳感器”與“下流傳感器”之間傳播時，水的流動會使超聲波的傳播時間相對于靜態傳播產生一個微小變化，并且這個傳播時間的變化與水的流速成正比，這就是時差式超聲波流量計的測量原理。
但目前超聲波流量計所存在的缺點主要是可測流體的溫度范圍受超聲波換能量及換能器與管道之間的耦合材料耐溫程度的限制,以及高溫下被測流體傳聲速度的原始數據不全，目前國產的超聲波流量計理論值只能用于測量150℃以下的流體，測量精度1%。一般供熱管道液體的流速常常是每秒0.5～3m，而聲波在液體中的傳播速度約為1500m/s左右，被測流體流速變化帶給聲速的變化量*大也是10-3數量級．若要1%準確度，則對聲速的測量準確度需求為10-6數量級，因此必須有較好的測量條件才能實現較高準確值。其具體如下：
（1）正確選擇型號
超聲波流量計這是超聲波流量計能夠正常工作的基礎。這其中以介質類型、工作壓力范圍、量程比、測量準確度等級、流量計的探頭工作溫度的限制為重要參數，如果選型不當或不適，或會造成流量無法測量，或者使用不便等問題出現；
（2）合理安裝位置
安裝不合理是超聲波流量計不能正常工作的主要原因。安裝需要考慮位置正確性和方式的選則。確定位置時除保證足夠的上、下游直管段外，尤其要注意探頭（換能器）盡量避開有強磁場電源的場合如：配電室、變頻調速囂、電焊機等工作區域；
（3）在安裝方式上，主要有對貼安裝方式和V方式、Z方式3種。
本公司主要使用時差式超聲波流量計，見圖2、圖3。
通常情況下，管徑小于300mm時，采用V方式安裝，管徑大于200mm時，即可以用V方式安裝又可以Z方式安裝的換能器，但盡量選用Z方式，因其聲波受介質干擾。車間及換熱站所固定流量計基本為Z法安裝。
現場應用
超聲波流量計使用注意事項：無論固定式或便攜式管道參數輸入設置必須正確、與實際相符，否則流量計不可能正常工作。安裝外夾式傳感器時要使用多的耦合劑把傳感器粘貼在管道壁上，一邊察看主機顯示的信號強度和信號質量值，一邊在安裝點附近慢慢移動傳感器直到收到*強的信號和*大的信號質量值。管道直徑越大，傳感器移動范圍越大。然后確認安裝距離是否與M25所給傳感器安裝距離相吻合、傳感器是否安裝在管道軸線的同一直線上。如果信號強度總是0.00字樣說明流量計沒有收到超聲波信號，檢查參數（包括所有與管道有關的參數）是否輸入正確、傳感器安裝方法選擇是否正確、上下探頭是否在管道水平線內無軸向夾角、與管線貼緊并保證探頭與管道貼合間有足夠的耦合劑、是否離閥門彎頭太近、特別注意鋼板卷成的管道，因為此類管道不規則會嚴重影響測量。如果不是這些原因，還是接收不到信號，只好換另一測量點試試，或者選用插入式傳感器。確認流量計是否正常可靠的工作：信號強度越大、信號質量Q值越高，其顯示的流量值可信度越高，流量計越能長時間可靠的工作。如果環境電磁干擾太大或是接受信號太低，則顯示的流量值可信度就低，偏差值就大。
以前進車間為例，車間為了流量的準確性先后在總出口上安裝2套流量計計算流量，以這2個流量計進行比對，把便攜式流量計安裝在同樣工況下進行測量。在同一時段的工況下取3塊流量計數值，為保證取值準確性分別多次取值，其具體數值見表1。
表1中Z法（超聲波）和電磁流量計是前進車間現場2塊總出水流量計儀表，都是固定式安裝。V法（超聲波）為便攜式流量計，在現場根據工況臨時取點安裝。經過比對發現便攜式流量計在現場測量與另2塊表出現比較大的偏差，這對臨時測量管線流量的真實有效數據采集出現嚴重誤差。
分析
經過分析燃氣鍋爐設計*大出水流量為1209m3/s允許超流量理論為10%即1329m3/s，現場固定安裝的流量計都在理論值內。如果以電磁流量計為基準測量值，與Z法超聲波流量計測量曲線值吻合，其測量誤差也在表測量精度范圍內（電磁流量計量準確度（0.5%～21%），超聲波流量計高（1%～2%））。現場工況影響測量因素其水質沒有發生變化，現場測量時間段沒有水處理水質相對平穩（水質的變化對電磁流量計測量值影響比較大），鍋爐運行負荷沒有發生變化和調整，泵功率揚程也沒有改變。
比對以上數據發現主要是便攜式流量計測量誤差比較大。實踐表明，固定Z方式安裝的換能器超聲波信號強度高，測量的信號穩定性也好于現場便攜式超聲波流量計，其測量誤差基本在允許范圍內，而便攜式超聲波流量計經過多次調整更換測量點也不能保證其數值的穩定性測量出現了較大的誤差，其測量值偏差較大，可信度較低。
結論
經過實際使用便攜式超聲波流量計對于供熱管網流量調節數據測量有一定的參考有效性，其值受到不同環境安裝調試都比固定式流量計測量數據誤差大，主要是其測量值有表誤差。但是其值有一定的規律，如果想發揮其效率應結合現場工況，一是現場有固定式流量計表應做好前期數據采集記錄工作，發生流量突變時，要利用便攜式超聲波流量計進行及時核校比對數據，查清流量突變的原因，弄清楚是儀表發生故障還是流量確實發生了變化；二是對于臨時測量點無固定式流量計的使用人員現場盡量滿足設備測量安裝需求，盡量減少人為因素干擾，換能器的安裝是影響測量準確度的主要關鍵因素，因此現場應用應根據環境調試安裝，確保選位好、安裝好、測量準。便攜式超聲波流量計使用效果好壞取決于操作人員結合現場情況判斷分析，需要人機配合經驗的積累。
