外夾式超聲波流量計(jì)因其攜帶和使用方便,廣泛應(yīng)用于純凈水、污水、油品等其他液體介質(zhì)和天然氣、空氣等氣體介質(zhì)的測(cè)量。”外夾式超聲波流量計(jì)在實(shí)際檢測(cè)過程中應(yīng)用了時(shí)差法原理,實(shí)現(xiàn)對(duì)流量的測(cè)量。時(shí)差法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，對(duì)時(shí)差分辨力的要求較高。隨著檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,特別是時(shí)間測(cè)量技術(shù)的不斷更新升級(jí),外夾式超聲波流量計(jì)流量的測(cè)量誤差越來越小。電磁流量計(jì)的誤差一般在3%~5%之間,而外夾式超聲波流量計(jì)的最大允許誤差可以達(dá)到1%,甚至更小。因此,采用外夾式超聲波流量計(jì)對(duì)其進(jìn)行校準(zhǔn)滿足三分之一原則，是切實(shí)可行的。
根據(jù)平時(shí)工作中使用經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)相關(guān)專業(yè)資料的研究,總結(jié)分析得出,選用外夾式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表時(shí),若超聲波流量計(jì)安裝現(xiàn)場(chǎng)所需的直管段滿足不同條件下對(duì)直管長(zhǎng)度的要求,那么對(duì)測(cè)量的影響量主要有:外夾式超聲波流量計(jì)的最大允許誤差外夾式超聲波流量計(jì)換能器安裝、管道直徑測(cè)量。
1.外夾式超聲波流量計(jì)的最大允許誤差
外夾式超聲波流量計(jì)因其安裝簡(jiǎn)便、測(cè)量方便的特點(diǎn),已成為最常用的在線檢測(cè)設(shè)備。它是將一對(duì)換能器外夾在測(cè)量管道上,互相發(fā)射接收超聲波.信號(hào),聲波在檢定介質(zhì)中順流、逆流行進(jìn)--段距離，通過兩次行進(jìn)時(shí)間的比較,確定被測(cè)介質(zhì)的流速。根據(jù)JJG1030-2007《超聲流量計(jì)檢定規(guī)程》可知，最大允許誤差分為:±0.2%、±0.5%、±1.0%、±1.5%、±2.5%。而用于電磁流量計(jì)的在線測(cè)量,則需選用最大允許誤差小于等于±1.0%的外夾式超聲波流量計(jì)。
2.外夾式超聲波流量計(jì)換能器安裝
2.1換能器安裝方式
換能器安裝方式通常有Z法、V法、X法、W法等,應(yīng)根據(jù)使用說明書并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件選擇最恰當(dāng)?shù)陌惭b方式,換能器安裝方式示意圖如圖1所示。例如,當(dāng)流體平行于管軸流動(dòng)時(shí),通常可采用Z法;當(dāng)流體流動(dòng)方向與管軸不平行時(shí),可采用V法或者X法;當(dāng)管道長(zhǎng)度有限時(shí)，使用X法可獲得較好的精度等。目前，可測(cè)的最小管徑為φ25mm,采用V法或W法以擴(kuò)大聲程長(zhǎng)度,增加順逆向聲傳播時(shí)間。而乙法一般用于φ50mm以上管道。
2.2換能器安裝位置
外夾式超聲波流量計(jì)換能器安裝的測(cè)量管軸線應(yīng)盡可能與管道軸線一致,并且需保證管內(nèi)充滿液體，兩換能器之間的測(cè)量管軸線方向距離L需通過計(jì)算確定,并通過鋼直尺在被測(cè)管道上測(cè)量出測(cè)量管軸線方向的距離,將兩換能器安裝到位。同時(shí),需注意耦合劑的用量,確保換能器與測(cè)量管道要耦合好。并且保證換能器表面的清潔,若表面污物較多，則會(huì)影響正常的測(cè)量。大口徑管道測(cè)量時(shí)一般選擇Z法安裝,安裝時(shí)一對(duì)換能器管道軸向安裝距離和管道圓周方向安裝角度是否準(zhǔn)確,直接關(guān)系到超聲波流量計(jì)流量計(jì)量準(zhǔn)確與否。目前，超聲波流量計(jì)換能器在軸向方向安裝誤差給流量測(cè)量結(jié)果帶來的誤差已通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出,如日本富士公司稱,超聲波流量計(jì)軸向安裝偏差1mm,會(huì)給流量測(cè)量結(jié)果帶來0.3%的測(cè)量誤差。同時(shí),圓周方向的安裝誤差會(huì)影響--對(duì)換能器的超聲波接受強(qiáng)度,從而影響流量測(cè)量結(jié)果(但現(xiàn)尚無直接數(shù)據(jù)引用)。在超聲波實(shí)際測(cè)量過程中，被測(cè)管線外部涂層、管道銹蝕以及測(cè)試地點(diǎn)狹小等問題，,給換能器的準(zhǔn)確安裝造成很大的困難。一條DN800mm的輸水管線Z法安裝為例，其換能器安裝標(biāo)準(zhǔn)距離為365mm,而實(shí)際安裝過程中,軸線方向安裝偏差甚至達(dá)到10mm(若管道外側(cè)銹蝕嚴(yán)重,安裝誤差甚至更大),根據(jù)經(jīng)驗(yàn)用公式推算,由安裝誤差引起的流量偏差達(dá)到3.0%,遠(yuǎn)超過超聲波流量計(jì)儀表本身最大允許誤差1.0%。
3.管道直徑測(cè)量
3.1管道外徑測(cè)量
管道直徑可采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)資料確認(rèn)的方法,按照J(rèn)JF(蘇)228-2019《電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)規(guī)范》的規(guī)定,可以采用不低于1級(jí)鋼卷尺進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng).測(cè)量,1級(jí)鋼卷尺的最大允許誤差為±0.1mm±10-4L,但現(xiàn)場(chǎng)采用的是鋼卷尺測(cè)量管道周長(zhǎng)后計(jì)算得出管道的直徑,因此,所引入的誤差至少在0.1%~0.2%。對(duì)于1m的管徑直徑,引入的誤差可達(dá)到(1~2)mm。對(duì)于管道直徑比較小的測(cè)量,建議測(cè)量時(shí)可采用π尺等更精確的測(cè)量?jī)x器來進(jìn)行測(cè)量。
3.2管道內(nèi)徑測(cè)量
管道內(nèi)徑的數(shù)值是通過管道外徑測(cè)量值減去管徑壁厚獲得。管徑壁厚是采用超聲波測(cè)厚儀在換能器5個(gè)不同位置進(jìn)行測(cè)量后取平均值。超聲波測(cè)厚儀是根據(jù)超聲波在已知固體材料中傳播的速度和傳播的時(shí)間來測(cè)量出試件的厚度。因此管道的材質(zhì)必須正確,同時(shí),測(cè)量時(shí)應(yīng)保證測(cè)量表面的光滑性,當(dāng)被測(cè)表面的粗糙度較大時(shí),則會(huì)影響耦合效果,從而造成測(cè)量數(shù)據(jù)的偏差。 |
