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          外夾式超聲波流量計作為標準表對測量的影響量
          發布時間:2022-09-23 07:29:10

          外夾式超聲波流量計因其攜帶和使用方便,廣泛應用于純凈水、污水、油品等其他液體介質和天然氣、空氣等氣體介質的測量。外夾式超聲波流量計在實際檢測過程中應用了時差法原理,實現對流量的測量。時差法在實際應用時,對時差分辨力的要求較高。隨著檢測技術的發展,特別是時間測量技術的不斷更新升級,外夾式超聲波流量計流量的測量誤差越來越小。電磁流量計的誤差一般在3%~5%之間,而外夾式超聲波流量計的最大允許誤差可以達到1% ,甚至更小。因此,采用外夾式超聲波流量計對其進行校準滿足三分之一原則,是切實可行的。

          根據平時工作中使用經驗以及對相關專業資料的研究,總結分析得出,選用外夾式超聲波流量計作為標準表時,若超聲波流量計安裝現場所需的直管段滿足不同條件下對直管長度的要求,那么對測量的影響量主要有: 外夾式超聲波流量計的最大允許誤差、外夾式超聲波流量計換能器安裝、管道直徑測量。

          1、外夾式超聲波流量計的最大允許誤差

          外夾式超聲波流量計因其安裝簡便、測量方便的特點,已成為最常用的在線檢測設備。它是將一對換能器外夾在測量管道上,互相發射接收超聲波信號,聲波在檢定介質中順流、逆流行進一段距離,通過兩次行進時間的比較,確定被測介質的流速。根據JJG 1030-2007《超聲流量計檢定規程》可知,最大允許誤差分為:±0.2%、±0.5%、±1.0%、±1.5%、±2.5%。而用于電磁流量計的在線測量,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。

          外夾式超聲波圖1.png

          2、外夾式超聲波流量計換能器安裝

          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,應根據使用說明書并結合現場條件選擇最恰當的安裝方式,換能器安裝方式示意圖如圖1所示。例如,當流體平行于管軸流動時,通??刹捎肸法;當流體流動方向與管軸不平行時,可采用V法或者X法;當管道長度有限時,使用X法可獲得較好的精度等。目前,可測的最小管徑為Φ25mm,采用V法或W法以擴大聲程長度,增加順逆向聲傳播時間。而Z法一般用于Φ50mm以上管道。

          2.2換能器安裝位置

          換能器安裝的測量管軸線應盡可能與管道軸線一致,并且需保證管內充滿液體,兩換能器之間的測量管軸線方向距離L需通過計算確定,并通過鋼直尺在被測管道上測量出測量管軸線方向的距離,將兩換能器安裝到位。同時,需注意耦合劑的用量,確保換能器與測量管道要耦合好。并且保證換能器表面的清潔,若表面污物較多,則會影響正常的測量。

          大口徑管道測量時一般選擇Z法安裝,安裝時一對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確,直接關系到超聲波流量計流量計量準確與否。目前,超聲波流量計換能器在軸向方向安裝誤差給流量測量結果帶來的誤差已通過大量實驗數據得出,如日本富士公司稱,超聲波流量計軸向安裝偏差1mm,會給流量測量結果帶來0.3%的測量誤差。

          同時,圓周方向的安裝誤差會影響一對換能器的超聲波接受強度,從而影響流量測量結果(但現尚無直接數據引用)。在超聲波實際測量過程中,被測管線外部涂層、管道銹蝕以及測試地點狹小等問題,給換能器的準確安裝造成很大的困難。以一條DN800mm的輸水管線Z法安裝為例,其換能器安裝標準距離為365mm,而實際安裝過程中,軸線方向安裝偏差甚至達到10mm(若管道外側銹蝕嚴重,安裝誤差甚至更大),根據經驗用公式推算,由安裝誤差引起的流量偏差達到3.0%,遠超過超聲波流量計儀表本身最大允許誤差1.0%。

          3、管道直徑測量

          3.1管道外徑測量

          管道直徑可采用現場測量結合現場資料確認的方法,按照JJF(蘇)228-2019《電磁流量計在線校準規范》的規定,可以采用不低于1級鋼卷尺進行現場測量,1級鋼卷尺的最大允許誤差為±0.1mm+10-4L,但現場采用的是鋼卷尺測量管道周長后計算得出管道 的直徑,因此,所引入的誤差至少在0.1%~0.2%。對于1m的管徑直徑,引入的誤差可達到(1~2)mm。對于管道直徑比較小的測量,建議測量時可采用π尺等更精確的測量儀器來進行測量。

          3.2管道內徑測量

          管道內徑的數值是通過管道外徑測量值減去管徑壁厚獲得。管徑壁厚是采用超聲波測厚儀在換能器5個不同位置進行測量后取平均值。超聲波測厚儀是根據超聲波在已知固體材料中傳播的速度和傳播的時間來測量出試件的厚度。因此管道的材質必須正確,同時,測量時應保證測量表面的光滑性,當被測表面的粗糙度較大時,則會影響耦合效果,從而造成測量數據的偏差。

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