超聲波流量計(jì)在循環(huán)水管道上的應(yīng)用，企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為了測(cè)試循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的效率，需要對(duì)循環(huán)水用量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，即需要對(duì)管道中循環(huán)水流量進(jìn)行測(cè)量。循環(huán)水流量檢測(cè)方法主要有差壓法及超聲波法。本文介紹了一種外夾式超聲波流量計(jì)的檢測(cè)原理、組成、安裝及在循環(huán)水管道上的應(yīng)用。該流量計(jì)的成功應(yīng)用彌補(bǔ)了企業(yè)工藝設(shè)計(jì)的先天不足，提高了循環(huán)水流量檢測(cè)水平，利于企業(yè)循環(huán)水用能結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
超聲波流量計(jì)為非接觸式儀表，適于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。它與水位計(jì)聯(lián)動(dòng)可進(jìn)行敞開(kāi)水流的流量測(cè)量。
使用超聲波流量計(jì)，不用在流體中安裝測(cè)量元件，故不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線運(yùn)行。因而，超聲波流量計(jì)的運(yùn)用可以很好地解決上述企業(yè)存在的問(wèn)題，與傳統(tǒng)的電磁流量計(jì)相比，可以說(shuō)超聲波流量計(jì)是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。
1、超聲波流量計(jì)的發(fā)展
自1928年德國(guó)人研制成功**臺(tái)并取得磚利至今，已有80多年的發(fā)展歷史。進(jìn)20年來(lái)，特別是進(jìn)10年來(lái)，由于高速數(shù)字信號(hào)的處理技術(shù)與微處理技術(shù)的快速發(fā)展、新型探頭材料與工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)以及聲道配置與流量動(dòng)力學(xué)的研究進(jìn)展，超聲流量測(cè)量技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，顯示了強(qiáng)勁的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展勢(shì)頭迅猛。
2、超聲波流量計(jì)的工作原理
超聲波流量計(jì)是基于超聲波在流動(dòng)的流體中傳播時(shí)就載上流體流速的信息，如順流和逆流的傳播速度由于疊加了流體流速而不相同。因此通過(guò)接收到的超聲波就可以檢測(cè)出流體的流速，從而換算成流量。超聲波流量計(jì)由超聲波換能器、電子線路及流量顯示和累積系統(tǒng)三部分組成。超聲波發(fā)射換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波能量，并將其發(fā)射到被測(cè)流體中，接收器接收到的超聲波信號(hào)，經(jīng)電子線路放大并轉(zhuǎn)換為代表流量的電信號(hào)供給顯示和積算儀表進(jìn)行顯示和積算。這樣就實(shí)現(xiàn)了流量的檢測(cè)和顯示[2]。
3、超聲波流量計(jì)的選擇
常見(jiàn)的超聲波流量計(jì)主要有便攜式超聲波流量計(jì)、手持式超聲波流量計(jì)和固定式超聲波流量計(jì)，三種流量計(jì)的特點(diǎn)比較如下：
（1）便攜式超聲波流量計(jì)為非接觸式測(cè)量方式、體積小、攜帶方便。適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量各種尺寸管道導(dǎo)聲介質(zhì)。測(cè)量介質(zhì)包括水、工業(yè)污水、酸堿液、各種油類等能傳導(dǎo)聲波的液體。測(cè)量流速范圍為（0～±30）m/s，測(cè)量準(zhǔn)確度等級(jí)優(yōu)于1%。
（2）手持式超聲波流量計(jì)，體積小、質(zhì)量輕、攜帶方便、操作靈活、數(shù)據(jù)自動(dòng)存儲(chǔ)、全中文顯示。測(cè)量介質(zhì)包括水、海水、工業(yè)污水、酒精、酸減液、各種油類等均勻、單一、穩(wěn)定的液體。流速范圍為（0.01～±32）m/s，測(cè)量準(zhǔn)確度等級(jí)優(yōu)于1%。
（3）固定式超聲波流量計(jì)，結(jié)構(gòu)緊湊、堅(jiān)固、的壓鑄鋁機(jī)殼。測(cè)量介質(zhì)包括水、海水、工業(yè)污水、酸堿液、各種油類等能傳導(dǎo)聲波的液體。流速范圍為（0～±30）m/s，測(cè)量準(zhǔn)確度等級(jí)優(yōu)于1%。
生物化工企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的循環(huán)水中含有少量雜質(zhì)，綜合因素考慮，管道循環(huán)水流量宜采用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。
4、便攜式超聲波流量計(jì)的應(yīng)用
4.1對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)
任何流量計(jì)使用前都需要進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，便攜式超聲波流量計(jì)在這一點(diǎn)尤為重要。便攜式超聲波流量計(jì)有三組探頭可以選擇（大、中、?。謩e適用于不同的管徑范圍，每組探頭與主機(jī)的搭配在某種意義上講都是一套獨(dú)立的流量計(jì)。
如果只在小管徑的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上用小探頭對(duì)便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，那么在使用時(shí)你如果用大探頭測(cè)量大管道的流量，就等于你是在使用未經(jīng)檢定或校準(zhǔn)的流量計(jì)在測(cè)量流量，其計(jì)量準(zhǔn)確性是無(wú)法保證的，因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)水平無(wú)法保證探頭的互換性，何況大小探頭之間的差異更是一個(gè)不容忽視的變量。
因此，使用前應(yīng)盡可能在與使用管道口徑相同或接近的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上，對(duì)便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行多條管道的檢定或校準(zhǔn)。至少要保證流量計(jì)配置的每組探頭都要檢定或校準(zhǔn)到。
4.2便攜式超聲波流量計(jì)安裝
便攜式超聲波流量計(jì)為外夾式安裝，合理的安裝可以保證便攜式超聲波流量計(jì)的準(zhǔn)確測(cè)量。安裝前做到“三確認(rèn)”，即確認(rèn)循環(huán)水管道的材質(zhì)以及壁厚（充分考慮到管道內(nèi)壁結(jié)垢厚度，實(shí)際內(nèi)徑等于循環(huán)水管道外徑減去材質(zhì)厚度和管道內(nèi)壁結(jié)垢厚度。如果管道內(nèi)有襯里，還應(yīng)該減去襯里的厚度）；確認(rèn)管道內(nèi)流體介質(zhì)以及是否滿管（應(yīng)選擇流速穩(wěn)定且充滿管道的管段進(jìn)行安裝，否則會(huì)影響測(cè)量的準(zhǔn)確性）；確認(rèn)管道使用年限（使用10年左右的管道，即使是碳鋼材質(zhì)，*好也采用插入式安裝）。在安裝時(shí)選擇足夠長(zhǎng)的循環(huán)水管段，以便形成穩(wěn)定的速度分布。一般要求上游直管段長(zhǎng)度為5D～10D（D為管道公稱直徑，下同），下游直管段長(zhǎng)度為3D～5D。如果直管段長(zhǎng)度達(dá)不到要求，會(huì)造成測(cè)量準(zhǔn)確度的降低。要盡量遠(yuǎn)離泵和閥門(mén)，泵應(yīng)該距離測(cè)量管段上游50D，閥門(mén)應(yīng)該距離測(cè)量管段上游30D。
另外，安裝換能器探頭部位要去漆，除銹，砂平。選用合適的耦合劑，并在安裝時(shí)均勻涂抹在探頭安裝部位。選擇測(cè)量介質(zhì)、儀表安裝方式、合適的換能器，輸入管壁材質(zhì)、管壁厚度以及管襯材料等信息，儀表顯示換能器安裝距離的數(shù)值，此時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量管道距離進(jìn)行換能器安裝。外夾式換能器安裝后，可以查看信號(hào)強(qiáng)度和質(zhì)量，對(duì)安裝位置微調(diào)，達(dá)到信號(hào)和傳輸比*好的匹配。選擇配套的探頭類型，保證換能器探頭部位的溫度在允許工作的范圍內(nèi)。
4.3便攜式超聲波流量計(jì)的維護(hù)
在實(shí)際使用中，由于測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)及介質(zhì)的變化，引發(fā)換能器探頭部位的管線震動(dòng)、溫度變化、管道內(nèi)結(jié)垢情況的變化，以及超聲波流量計(jì)電路工作點(diǎn)的漂移等因素，可能造成測(cè)量不準(zhǔn)確，因此需要定期對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行檢查和維護(hù)。超聲波流量計(jì)的日常檢查和維護(hù)工作主要包括：信號(hào)強(qiáng)度和信號(hào)質(zhì)量的檢查，電流模擬輸出的檢查，定期標(biāo)定和校準(zhǔn)等。
5、超聲波流量計(jì)使用中常見(jiàn)問(wèn)題及原因分析
（1）循環(huán)水管道上已打磨光滑，但安裝測(cè)量時(shí)信號(hào)始終為（0～2）%之間，無(wú)法測(cè)量?？赡茉虬ǎ?）管道內(nèi)壁結(jié)垢較多，超聲波衰減較嚴(yán)重，無(wú)法測(cè)量；2）管道有內(nèi)襯，內(nèi)襯與管道之間有間隙，導(dǎo)致聲波不能穿透，無(wú)法測(cè)量；3）耦合計(jì)干涸，失去作用；4）介質(zhì)含雜、氣泡增多或介質(zhì)糊住探頭；5）探頭位置發(fā)生變化；6）探頭老化；7）探頭電纜接觸不佳。
（2）超聲波流量計(jì)產(chǎn)生流量讀數(shù)不穩(wěn)定?？赡茉虬ǎ?）測(cè)量點(diǎn)直管短，不符合測(cè)量要求；2）介質(zhì)含有氣體或雜質(zhì)且不穩(wěn)定；3）儀表故障。
（3）超聲波流量計(jì)信號(hào)很弱，波形差，讀數(shù)不穩(wěn)定?？赡茉虬ǎ?）安裝探頭位置不正確；2）參數(shù)設(shè)置出錯(cuò)；3）管道使用多年使內(nèi)壁結(jié)垢太厚； （4）有氣泡或渦流；5）管徑大于等于1200mm可考慮換裝插入式換能器。
6、結(jié)語(yǔ)
便攜式超聲波流量計(jì)是一種優(yōu)良的流量?jī)x表，它給我們帶來(lái)的測(cè)量流量的方便性和經(jīng)濟(jì)性是其它的流量計(jì)的。便攜式超聲波流量計(jì)在企業(yè)循環(huán)水管道上的使用，不需要切割管道，減少了施工費(fèi)用，保證了管道和工藝的安全，而且設(shè)備外置在管道外，便于安裝、清洗和維護(hù)，為管線的正常運(yùn)營(yíng)和維護(hù)提供了很好的保障。
消防水流量計(jì),空調(diào)水流量計(jì),循環(huán)水流量計(jì)。
