超聲波流量計在冶金企業(yè)水計量中大有作為

 冶金企業(yè)是連續(xù)綜合作業(yè)，不但是耗能大戶也是耗淡水大戶。水是一種地球上的一種特殊資源，特別是淡水更是頻臨稀缺資源，地下水的噸水成本逐年大幅提高。節(jié)約用水已經(jīng)不僅僅是一個企業(yè)經(jīng)濟問題，更重要的是一個關(guān)乎企業(yè)持續(xù)發(fā)展與社會民生和諧發(fā)展的重大社會問題。

    計量是企業(yè)節(jié)約用水績效的測量技術(shù)支撐，計量對企業(yè)合理控制用水有著不可替代的顯示作用和指導(dǎo)作用。測量技術(shù)的支撐對實現(xiàn)企業(yè)信息化管理起著基礎(chǔ)作用。

    企業(yè)中的水計量，原來大多采用機械式水表，它存在著如下缺陷：⑴精度低，正負偏差大；⑵易損壞；⑶校驗或校準不便捷；⑷接表管道縮徑造成水壓力損失；⑸不能顯示實時流量；⑹特別是計量數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡(luò)進行遠程傳送，不能適應(yīng)企業(yè)信息化需求。技術(shù)人員經(jīng)過對工業(yè)液體流量儀表的資料審閱和實物對比，結(jié)合企業(yè)信息化建設(shè)需求，大多轉(zhuǎn)而采用超聲波流量計進行水計量。據(jù)了解，萊鋼、濟鋼等大型冶金企業(yè)集團計量處對總公司與煉鐵廠、煉鋼廠、各軋鋼廠、動力廠之間的水計量已逐步采用超聲波流量計，并嘗試用便攜式進行比對。

一、超聲波流量計的測量原理

    超聲波流量計是一種非接觸式流量計。工作原理是：超聲波在流體中傳播時其傳播速度要受到流體流速的影響，通過測量超聲波在流體中傳播速度可以檢測出流體的流速而換算出流量來。

    以使用zui廣泛的時差法超聲波流量計為例，當超聲波在流體中傳播時順流方向超聲波的傳播速度會增大、逆流方向則減小，即同一傳播距離就有不同的傳播時間，再利用傳播速度之差與被測流體流速之關(guān)系求取流速而換算出流量。即當超聲波束在管道內(nèi)水介質(zhì)流動方向上的“上游傳感器”與“下流傳感器”之間傳播時，水的流動會使超聲波束的傳播時間相對于靜態(tài)傳播產(chǎn)生一個微小變化，并且這個傳播時間的變化與水的流速成正比，這就是時差式超聲波流量計的測量原理。

    其關(guān)系的理論表達式如下式：V＝MD/sin2θ×△T/TupTdown

    其中，M—為超聲波束在水中的直線傳播次數(shù)

    θ—為超聲波束與水流動方向的夾角

    Tup—為超聲波束在正方向上的傳播時間（由上游傳感器到下游傳感器間的傳播時間）

    Tdown—為超聲波束在逆方向上的傳播時間（由下游傳感器到上游傳感器間的傳播時間）

    △T＝Tup－Tdown

二、超聲波流量計的特點

    超聲波流量計基于微處理技術(shù)，大多采用集成電路及低電壓寬脈沖發(fā)射技術(shù)而設(shè)計的。在測量技術(shù)上，為取得更高的分辨率和更大的測量范圍，多使用0.1ns超高分辨率時間測量線路。它專門用于液體介質(zhì)測量特別是水的測量。其顯著特點是：精度等級為±1.0%，可在不停產(chǎn)狀態(tài)下帶壓安裝，主機既可安裝于值控室還可輸出電流、脈沖等標準信號并可利用RS232或RS485接口通訊進行計量數(shù)據(jù)遠程傳送。另外該流量計具有高可靠性、低功耗、抗干擾、安裝維護方便之優(yōu)點。

三、超聲波流量計的構(gòu)造與安裝

    1、超聲波流量計的構(gòu)造

    超聲波流量計一般可分現(xiàn)場傳感器（即探頭），傳輸電纜，顯示主機三大部分。其傳感器有外夾式、插入式、法藍式（即管段式），顯示主機分固定式、便攜式，而便攜式主機可配備外夾式傳感器對固定在線運行的超聲波流量計進行比對（現(xiàn)場校準）且安裝十分簡便（約10多分鐘）。

    2、超聲波流量計測量點的確定

    超聲波流量計需先選取一個適宜的測量點，然后把測量點的水管參數(shù)輸入流量計中，zui后將傳感器（即探頭）安裝在水管上。

    ⑴測量點的一般要求

    超聲波流量計的測量點要求需在一定長度的直管段上，即選擇水流分布均勻的管段，以減少測量誤差。

    ⑵測量點的選取原則

    a、測量點宜選擇距上游（水流來方向）10倍管徑長度、距下游（水流去方向）5倍管徑長度的均勻直管段（即上、下游閥門在該長度以外，或水管的拐點在該長度之外）。
    b、該直管段的材質(zhì)要均勻無疤、裂痕以利于超聲波傳輸。
    c、該直管段的內(nèi)壁應(yīng)無水垢（若略有水垢有條件時可用蒸汽或高壓水吹掃）。
    d、該直管段要充滿水（無論垂直或水平管段）。