介紹超聲波流量計(jì)性能、使用要求，探討其選型、安裝、運(yùn)行和維護(hù)。

超聲波流量計(jì)是利用超聲波脈沖來測量管內(nèi)斷面流體速度，通過電子運(yùn)算出流量儀表。其安裝不會(huì)改變管道流體狀態(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)管線正常運(yùn)行，因而是一種理想的節(jié)能型流量計(jì)。和其它流量計(jì)相比它對各種管徑或管材的適用性強(qiáng)、使用經(jīng)濟(jì)、方便，且易于數(shù)字遠(yuǎn)傳等自動(dòng)化管理。超聲波流量計(jì)根據(jù)換能器（又稱傳感器、探頭）對信號檢測的不同，種類較多。目前使用廣泛是時(shí)差超聲波流量計(jì)。時(shí)差式超聲波流量計(jì)是利用超聲波在流體中順流傳播和逆流傳播的時(shí)間差與流體流速成正比的原理來測量流體的流量。測量超聲波波束在流體中，正、逆時(shí)間差即可得出流體的流速，再根據(jù)給定的管徑計(jì)算出流體的流量。其在給排水管，尤其是中大管徑的管路中得到廣泛的應(yīng)用。其制造工藝簡單，能滿足生產(chǎn)上的可靠性和精度要求。使用超聲波流量計(jì)時(shí)要仔細(xì)閱讀廠家提供的使用說明書，充分了解產(chǎn)品的性能、使用要求，再進(jìn)行選型、安裝、運(yùn)行和維護(hù)。

1.正確選型

超聲波流量計(jì)主要由超聲波換能器、儀表主機(jī)（流量顯示和電子運(yùn)算系統(tǒng)）及信號傳輸線路等三部分組成。超聲波流量計(jì)分外夾式、插入式、管段式三種。外夾式超聲波流量計(jì)，可在管道正常運(yùn)行、無需開孔安裝情況下安裝。其換能器多為外夾，安裝省時(shí)方便。此種方式不能在水 泥管及管內(nèi)結(jié)垢嚴(yán)重的管道，因其對超聲波衰減大、降低了儀表信號強(qiáng)度。插入式超聲波流量計(jì)，利用管道開孔工具在管壁上開小孔，換能器插入管道內(nèi)，直接與介質(zhì)接觸，不受管道材質(zhì)及管內(nèi)的結(jié)垢對超聲波傳輸－信號衰減的影響，測量的穩(wěn)定更高。由于插入式換能器可在管路生產(chǎn)運(yùn)行情況下安裝檢修，所以其應(yīng)用廣泛。管道式超聲波流量計(jì)，精度比前兩者更高，而且不受管道材質(zhì)、襯里的限制，適用于流量測量精度 要求較高的場合。但其隨著管徑的增大，購置安裝成本也相應(yīng)增加較大。同時(shí)要求切開管道安裝，安裝時(shí)對生產(chǎn)有一定的影響。

2.安裝要求

安裝換能器，需要考慮安裝位置和方式選擇兩個(gè)問題。確定位置保證管內(nèi)流體滿管、流動(dòng)平穩(wěn)的位置。在安裝方式上，主要采用 V 方式、W 方式和 Z 方式。使用較多是 Z 方式安裝的換能器信號強(qiáng)度較高，測量的穩(wěn)定性好。

安裝位置選擇幾點(diǎn)注意事項(xiàng)：

2.1 避免管內(nèi)流體擾動(dòng)較大的位置。一般是選擇管段處于整個(gè)管路的較低（確保介質(zhì)滿管且無空氣）、有較長的直管段位置且遠(yuǎn)離如水泵、急彎、調(diào)節(jié)閥門等易引起介質(zhì)紊流的位置。流體速度分布畸變時(shí)，該測量值與實(shí)際流量值可能存在較大的誤差。管段內(nèi)不能有過多的氣

泡或大顆粒的固體存在的位置，其對超聲波信號影響較大。換能器一

般安裝在管道的水平兩側(cè)面。

2.2 換能器與流量計(jì)主機(jī)之間的電纜注意遠(yuǎn)離大電磁場，尤其是變頻設(shè)備，做好主機(jī)電源與變頻器隔離，以免受到電磁場的干擾，影響測量精度。儀表安裝的位置避免有潮濕或有腐蝕性，使儀器的使用壽命縮短。

3.安裝調(diào)試使用，大致有以下幾點(diǎn)

基本參數(shù)的設(shè)置。儀表運(yùn)行前，首先要根據(jù)現(xiàn)場管道不同設(shè)置基本參數(shù)，例如：單位制式、安裝方式、管道直徑、管道壁厚、管道材質(zhì)、流體類型、換能器安裝間距等。

儀表自檢及調(diào)整。有信號強(qiáng)度、傳輸時(shí)間比及傳輸時(shí)間 / 時(shí)差等。此三項(xiàng)是超聲波流量計(jì)自檢的***基本的要求。可對換能器的安裝進(jìn)行微調(diào)，達(dá)到廠家的要求值范圍。測量顯示值調(diào)試。有靜態(tài)調(diào)零、低流速切除、阻尼系數(shù)等調(diào)試。以消除儀表安裝初始計(jì)量偏差。

4.測量過程中誤差產(chǎn)生及消除

生產(chǎn)廠家提供的資料均稱超聲波流量計(jì)計(jì)精度高（精度可達(dá)±1.5%以下）。而在實(shí)際使用過程中，用戶都普遍感覺“不準(zhǔn)”呢？在多次用容積法對 1.5 級精度超聲波流量計(jì)校核中，發(fā)現(xiàn)誤差約在±3%～8%。這是由于現(xiàn)場復(fù)雜性，降低了其計(jì)量準(zhǔn)確性。主要影響因素有：

4.1環(huán)境方面，通常主要是管道周圍存在雜散電流干擾，空間電磁波干擾，大型電機(jī)磁場干擾等。在初安裝調(diào)試期間由于環(huán)境條件尚好，干擾源未運(yùn)行，超聲波流量計(jì)工作正常。一旦環(huán)境條件變壞，如流量計(jì)附

近管道上進(jìn)行電焊作業(yè)、或變頻設(shè)備等，就會(huì)干擾流量計(jì)正常工作，使超聲波流量計(jì)出現(xiàn)假值現(xiàn)象，應(yīng)加裝電源及信號源屏蔽干擾。嚴(yán)重的需換地點(diǎn)安裝。

4.2管道流速斷面實(shí)際流速分布異常。管道斷面存在橢園度、內(nèi)表面結(jié)垢嚴(yán)重，均影響測量準(zhǔn)確性。另管道內(nèi)流體流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，如介質(zhì)未滿管、或管內(nèi)氣泡過多、換能器表面雜質(zhì)粘附過多，也影響測量的可靠性。

4.3管道換能器安裝操作時(shí)引起的誤差，外壁粗糙或纏繞防腐層的管道，影響測量管徑及換能器的定位。或換能器安裝不在管道軸線對稱點(diǎn)上、換能器安裝距離不對（有時(shí)安裝為確保信號強(qiáng)度而有意縮短安裝距離）、由于管道的振動(dòng)使換能器產(chǎn)生輕微的位移，都影響測量的精度。

5.常見故障及排除方法

精度 使用中的常見故障有，一是由于儀表元器件引起的故障，如雷電容易在儀表線路感應(yīng)出高電壓及浪涌電流，使儀表損壞；二是由于選型不當(dāng)、安裝不妥、環(huán)境條件、流體特性等因素造成的故障，如顯示值波動(dòng)較大、計(jì)量精度下降等；三是由于換能器上附著物過多，嚴(yán)重影響超聲波的的發(fā)射、接收，但儀表自檢參數(shù)如信號強(qiáng)度等顯示良好，儀表出現(xiàn)假值現(xiàn)象；四是流量計(jì)測量值出現(xiàn)異常的漂移及累積量出錯(cuò)等儀表受干擾、運(yùn)算儲存出錯(cuò)現(xiàn)象。

5.1主機(jī)表盤無流量信號。原因是換能器與主機(jī)之間連線斷開或插件接口松動(dòng)，重新緊連接后可恢復(fù)正常。信號強(qiáng)度不夠，其原因一是換能器位置移動(dòng)或松動(dòng)，電源出現(xiàn)干擾源，重新調(diào)整換能器的位置、加裝電源穩(wěn)壓濾波等排除故障；二是換能器與介質(zhì)接觸表面出現(xiàn)結(jié)垢嚴(yán)

重，影響超聲波信號的發(fā)射、接收，降低了儀表的信號強(qiáng)度，這在未處理的原水管中出現(xiàn)的頻率較高，拆下清洗換能器表面，去除結(jié)垢，重新裝好換能器即可。

5.2瞬時(shí)流量波動(dòng)大。首先檢查流量計(jì)上、下流有影響流體介質(zhì)流動(dòng)狀態(tài)的管件（調(diào)節(jié)閥或急彎、分流管等）；然后檢查現(xiàn)象周圍是存在對信號源的干擾源，如變頻設(shè)備，電焊設(shè)備等干擾。處理方法是調(diào)整管內(nèi)流體平穩(wěn)狀態(tài)，信號線加裝屏蔽接地，消除干擾。如還不能正常運(yùn)行，只能另選遠(yuǎn)離干擾源點(diǎn)，重新安裝超聲波流量計(jì)。

6.定期校驗(yàn)

超聲波流量計(jì)在長期使用中必需定期校驗(yàn)，確保其準(zhǔn)確可靠穩(wěn)定。由于超聲波流量計(jì)安裝特性及生產(chǎn)運(yùn)行的正常，不可能停產(chǎn)或拆

下外送檢定。便攜式高精度超聲波流量計(jì)是目前較好的在線檢測流量儀表。我們通常采用 0.5 級精度便攜式超聲波流量計(jì)對現(xiàn)場流量計(jì)進(jìn)行比對法檢校，該操作簡單方便實(shí)用，確保了超聲波流量計(jì)的正常可靠運(yùn)行。超聲波流量計(jì)是當(dāng)今在大管徑的管道上使用較多的流量計(jì)之一，我們只有更好的了解、掌握、應(yīng)用好，使之為生產(chǎn)更好的服務(wù)。