時差法超聲波流量計(jì)是以超聲波在流體內(nèi)順逆兩個傳播方向,利用傳播時間差與流體流速之間的關(guān)系求得流體流量的,工作原理如圖1所示。
根據(jù)聲波在順逆兩個方向傳播的時間差可得到該傳播方向.上的流體線平均流速(V):
式中::C一聲速;L一聲波傳播距離;0一聲道夾角;t1、t2--聲波順逆向傳播時間。
根據(jù)比爾蓋兒法計(jì)算出面流速V:
式中:K--補(bǔ)償系數(shù)(K=1.119+0.011lgRe;Re為雷諾數(shù)),在--定雷諾數(shù)范圍內(nèi)可視為常數(shù),在使用中可以通過水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)定給出。
根據(jù)_上述公式,可得流量計(jì)算公式為
式中:d-管道直徑。
從式(4)中可以看到,h以和超聲波流量計(jì)所使用的時基準(zhǔn)確度相關(guān),作為用于量值傳遞的標(biāo)準(zhǔn)表,流量計(jì)可選取較高準(zhǔn)確度等級的時基，因此,t1、t2測量引入的不確定度可以忽略不計(jì)。如果采取相應(yīng)的措施保證d和L的測量不確定度足夠小，直至可以忽略不計(jì),則流量測量的不確定度僅和K的標(biāo)定準(zhǔn)確度相關(guān)。
外夾式超聲波流量計(jì)特征尺寸的確定
為保證d和L的測量準(zhǔn)確度足夠高，應(yīng)在被檢電磁流量計(jì)的管路上預(yù)裝標(biāo)準(zhǔn)管段以安裝外夾式超聲波流量計(jì)。由于標(biāo)準(zhǔn)管段是一個經(jīng)過加工的直管段,因此,不會增加太大的成本。
標(biāo)準(zhǔn)管段內(nèi)徑的加工可參照GB/T2624--2006《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量》中對節(jié)流件上游2D范圍內(nèi)管道內(nèi)徑的加工要求。加工后的標(biāo)準(zhǔn)管段應(yīng)分別在至少3個截面的4個不同方向進(jìn)行d值測量,加工偏差應(yīng)小于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
聲波傳播距離L的確定主要是避免每次測量管道圓度不夠、外壁腐蝕以及換能器和管道間裝夾間隙不同,對傳播距離L的影響。可在標(biāo)準(zhǔn)管段外壁加工固定的安裝位置并設(shè)加裝螺孔,在加裝換能器時用扭力扳手緊固,確保每次裝夾間隙的一致性。
在標(biāo)準(zhǔn)管段和外夾式超聲波流量計(jì)-起在水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置.上檢定后,將標(biāo)準(zhǔn)管段預(yù)裝在現(xiàn)場管道,并在換能器安裝位置加裝防護(hù)罩。由于標(biāo)準(zhǔn)管段結(jié)構(gòu)、加工要求和使用環(huán)境與文丘里管有極度的相似性,因此,其使用周期可以采用和文丘里管相等的檢定周期,即檢定周期為4年。每年利用標(biāo)準(zhǔn)管段和外夾式超，聲流量計(jì)對在線電磁流量計(jì)進(jìn)行核查，如核查結(jié)果滿意則順延電磁流量計(jì)的檢定周期，否則電磁流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)管段均應(yīng)離線檢定。每--個外夾式超聲波流量計(jì)可以和任意管徑的標(biāo)準(zhǔn)直管段配合并擁有該套配置的k值及相應(yīng)的準(zhǔn)確度,通過定期的期間核查達(dá)到延長電磁流量計(jì)檢定周期的目的。 |
