现在盛行的便携式超声流量计使用方便灵活，一般适用于测量大口径管道的流量，然而现场应用的实际测量精度，常因工作疏忽，换能器安装距离及流通面积等测量的误差而造成精度下降。不正确的安装甚至会使得仪表完全不能工作。因此，仪表现场的安装与调试对于测量是非常重要环节，本文就现场使用超声波流量计所遇到的问题进行分析，总结出管道流量精确测量的方法。1 超声波流量计的试验方法超声流量计利用超声波在流动的流体中传播时，可以载上流体流速信息的特性，通过接收和处理穿过流体的超声波信息就可以检测出流体的速度，从而换算成流量。它具有下列主要特点：①解决了大管径、大流量及各类明渠、暗渠的测量困难的问题；②对介质几乎无要求；③测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、密度、粘度等参数的影响；④测量范围度宽，一般可达20∶1。时差法[1]测量是在被测流体内由两对超声波发生器和接收器组成两个通道，分别在顺流方向和逆流方向发射超声波脉冲，测量其传播的时间差△t。顺流方向发射超声波脉冲的传播时间为

逆流方向发射超声波脉冲的传播时间为

其中：L——超声波发射器到接收器之间的距离，也称声程；c——被测流体静止时的超声波传播速度；u——被测流体的速度。在顺流和逆流情况下超声波的传播时间差为

由于超声波传播速度c远大于流体流速u，故可认为c²-u²≈c²，故

即

由上式可见：当超声波在静止流体中的传播速度可认为常数时，流体流速就与时间差△t成正比，测量△t即可得到流速，进而求得流量。2 超声波流量计的安装与调试一般，超声波流量计的安装应从以下几个方面考虑：①详细了解现场情况；②确定安装方式；③选择安装管段；④计算安装距离，确定探头位置；⑤管道表面处理；⑥探头安装及接线；⑦用示波器观察接收波形，微调并固定探头。2.1 换能器[2]的安装（1）正确选择安装地点一般，当管道内径为D时上游直管段长度应大于10D，下游大于5D。当上游有泵、阀门等阻力件时，直管段长度至少应有30～50D，有时甚至要求更高，如距泵房要求70～100m。当采用双声道或多声道测量时，表前直管段可以有明显缩短。不同形式阻流件应配置的直管段长度列于表1所示。

（2）正确选择安装方式[3]当流体平行于管轴流动时，通常可用图1中的透过法（Z法）安装能获得较好的精度。但当流体流动方向与管轴不平行，存在半径方向的速度成分时，应采用图1中的反射法（V法）或者采用2V法安装。对于已配置好的流体管道，特别是测量大口径管道流量时，由于上游流动状态的干扰而易于造成测量误差的场合，比较合适的措施是增加测量线，即增加超声波的传播路径，更多地接受传播路径中的流速信息，进行平均，以抵消流体扰动造成的测量误差。增加测量线时，换能器的安装应使超声波传播途径均匀地置于流通截面上。一般认为有4条测量线（即4个换能器）就足够了。（3）确定安装距离换能器的安装应根据具体的测量方式依据说明书上的步骤进行，各种测量方式下的安装步骤略有不同，但其试验方法相似。下面以普遍应用的透过法（Z法）的换能器安装为例，说明一对换能器的安装距离的确定方法。一对换能器的安装有个基本原则，称为距离法[4]：就是发射换能器与接收换能器应在管道的半圆平分线上（对于V法，则在同一半圆基线上），并根据实际的管道内径，壁厚及被测流体的性质，参数等核算，确定两换能器之间的轴间距离h，保证安装时h值的准确。其计算公式：h=2δ tanθ2+D tanθ3其中：δ——管壁厚；D——管内径；θ2——声波进入管壁中角度；θ3——声波进入流体中角度目前的超声流量计显示仪表一般都有计算安装距离的功能，只要将管道材料、管径、壁厚、等管道参数，流量计就能计量出安装距离h，然后用上述的距离法确定安装位置。上述距离法只能用于管道条件较好的场合。当管道条 件不好时，如由于使用时间太长，结垢严重，又不知结垢（1）正确选择安装地点实际厚度，这时就很难确定安装距离h，对于这种情况，可采用渡越时间法[5]安装换能器。

图1 换能器的安装

首先将显示仪表的灵敏度旋钮到中间位置，然后按要求将一只换能器固定在管道的一侧，将另一只换能器涂上黄油在管道的另一侧沿上，下，左，右方向移动，观察显示仪表的循环显示灯或数字，当循环显示灯亮了或有数字显示，则微动换能器，观察渡越时间，当渡越时间接近所给定的数值时，停止移动换能器，此时若渡越时间的前4位数稳定时，说明换能器已安装好。将换能器固定好，仪表就可以正常工作了。2.2 显示仪表的安装（1）显示仪表的安装地点显示仪表的安装地点应选择振动冲击很小的位置，注意避免电磁场的影响，仪表电源应避免引起电压波动，使用环境温度亦应在说明书中的范围之内，除特殊密封仪表外，应安装在无腐蚀性的环境中。（2）连线长度仪表与换能器之间的连线应用屏蔽线，连线长度按说明书要求，一般不超过500m，但在发电厂，由于干扰较大，连线长度一般不超过100m。3 实际案例与经验总结为了找出影响超声波流量计精度的因素，在测量江苏东南钢铁厂排水系统管道流量的时候，进行了现场的试验。总结了一下几点经验。（1）要有足够长的表前直管段长度（如表1所示）。（2）管道几何尺寸精确，管内结垢不能太厚。由流量与管径的关系可知，管径每存在1%的误差，就会产生约3%的流量测量误差。因此，使用超声波流量计时，必须将壁厚测量精确。管道结垢，不但造成管径误差，还会使声波发生散射，降低超声波流量计的测量精度。结垢过厚时，仪表甚至不能工作。表2为管道结垢对流量测量的影响计算表。 对于有的管道结垢已非常严重，可以先把换能器拿下来，用手锤敲敲安装换能器的部位，水垢收到震动后会局部掉落下来，再把换能器安装在管道上测试，如果还不行，只有建议单位将测量段管道更新为不锈钢管道。

（3）在仪表的上游的管道上设置排气阀输水管道中有空气是普遍存在的问题，源水管道中气体含量更大。管道中的气体占据管道有效截面积，使流量测量产生误差。如果管道中气体过多，会使超声波发生散射而使仪表不能工作。因此，在仪表上游安装排气阀是必要的。排气阀的位置应安装在仪表上游30D以上处，每隔一定时间就应排气一次。在东南钢铁厂DN600和DN900两管道做试验发现，在没有安装排气阀时，流量计约多计水量9%～10%。（4）管道中的流体没有充满管道当换能器在管道上安装好后，流量计接收的强度信号在荧幕上仍没有显示，而其他预显程序正常时，说明管道中流体没有充满管道。4 结束语通过对基本试验方法的了解和现场试验的经验总结，再次对东南钢铁厂的排水系统测量流量，通过与已校准的在线流量计的对比，发现当考虑了以上干扰精度的因素和采用合适的安装方法后，测量精度由第一次的±1.67%提高到±0.81%，满足了测试精度的要求。参考文献[1]苏彦勋，梁国伟，盛健.流量计量与测试[M].北京：中国计量出版社，2007，112-123.[2]纪纲.流量测量仪表应用技巧[M].北京：化学工业出版社，2005，120-122.[3]蔡武昌，应启夏.新型流量检测仪表[M].北京：化学工业出版社，2006，59-63.[4]孙淮清.流量测量方法和仪表的选用[M].北京：化学工作出版社，2006，163-167.[5]Miller.R.W.流量测量工程手册[M]北京：机械工业出版社，1995，120-126. 便携式超声波流量计的测量试验方法是怎样的？

便携式超声波流量计在石油化工行业、核电行业、导热油领域有着独特的应用，并且采用了能量计算功能，可以在测量流量的同时，引入温度信号，从而获取能量参数。

测量试验方法

便携式超声波流量计探头随仪表成对提供，实流标定后出厂。所有标定数据、零偏及探头参数全部储存在探头内存里，与主机连接后，探头将数据发送给主机，主机会自动识别并优化工作。

便携式超声波流量计匹配所连接的探头后，用户只需输入管道和介质参数即可。同时，仪表内置的数据库提供了大多数常用管材和介质的选项，测量时，用户还可根据状态显示了解应用情况。

全密封探头及一体式电缆确保长期可靠的工作，探头及电缆铠装层均为不锈钢材质，适用于苛刻的工业环境。

便携式超声波流量计采用双uP技术，高速采样和自适应信号处理技术，即使在苛刻的测量工况下，也能可靠而稳定的工作。

技术优势

便携式超声波流量计采用独特的双uP技术，高速采样和自适应信号处理技术，即使在苛刻的测量工况下，也能可靠而稳定的工作。

产品本身小巧，可在复杂现场使用，随意变更使用场所。由于应用信号处理技术稳定，可即时传送信号至工控室进行数据分析。

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超声波流量计采用外夹式传感器测量液体流量。安装过程极为简单，全中文的人机界面，更易于操作。

1、按on键打开流量计的电源，按off键关闭流量计的电源。

2、当流量计接通电源后，首先运行自我诊断程序，对软硬件进行检测，如存在故障，则显示相应的错误信息。

通常不会有错误的信息显示，流量计会直接进入常用的01号窗口（缩写为M01），显示流速、瞬时流量、正向累积流量值和信号强度、信号良度，流量计将以上次断电前输入的管道参数或者初次的设置参数为基础进行工作。

3、流量计的测量工作程序总是在使用界面的后台进行的，就是说流量测量不会因为使用者要进行窗口浏览而停止，只有使用者进行新的管路测量改变参数时，流量计就会按照新的参数工作。

当新的参数被输入时或打开电源时，流量计会进行信号调整放大器增益。

通过这一步流量计就会找到较佳收波工作状态。使用者会在LCD显示器的右下角看到有数字1、2、3的过程提示。

4、当使用者调整已安装好的传感器时，流量计就会自动进行信号调整。

5、所有输入的参数都会记录在NVRAM中10年，直到它们被更改。

6、该超声波流量计不管显示在哪一个窗口上，都会继续进行流量测量和累积。

特别适合流量平衡测试及流量监测：饮用水、河水、海水、冷却水、热水、工业污水、润滑油、柴油、燃油化工液体等。

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