管道參數(shù)對(duì)便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量的影響(一)

1、管道參數(shù)對(duì)便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量的影響(一)    便攜式超聲波流量計(jì)可從管道外側(cè)方便的測(cè)量流量。其測(cè)量管徑大，測(cè)量范圍廣，安裝方便，沒有壓力損失且不影響管道內(nèi)流體的正常流通；加上攜帶方便，可用電池操作，使之應(yīng)用廣泛。但便攜式超聲波流量計(jì)傳感器的安裝與參數(shù)設(shè)置直接影響到計(jì)量的準(zhǔn)確性，筆者在0.05級(jí)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上對(duì)日本富士公司生產(chǎn)的FUJI ELECTRIC便攜式流量計(jì)進(jìn)行了相應(yīng)實(shí)驗(yàn)，介紹如下:1、傳感器安裝導(dǎo)致的誤差超聲波流量計(jì)傳感器的安裝誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果影響很大，兩個(gè)傳感器之間的距離有嚴(yán)格的要求，一定要按規(guī)定的尺寸安裝。圖1是FUJI ELECTRIC

2、便攜式流量計(jì)V型安裝示意。經(jīng)安徽省大流量計(jì)量站檢定（標(biāo)準(zhǔn)裝置準(zhǔn)確度±0.05%，流量穩(wěn)定度優(yōu)于0.05%）, 該表準(zhǔn)確度為1.0級(jí)。將該表安裝在內(nèi)徑d=150mm，外徑D=159mm，壁厚h=4.5mm的管道上進(jìn)行測(cè)試時(shí)，儀表指示探頭距離L=112.04mm。測(cè)量時(shí)流量保持不變，其它測(cè)試條件相同，只改變傳感器之間的距離L,測(cè)得數(shù)據(jù)列入表1。 表1 探頭安裝距離誤差±1mm時(shí)的流量測(cè)量數(shù)據(jù)L（mm)流量(m3/h)平均流量111.04106.0105.9106.2105.8106.0106.2105.7105.8106.0105.8105.94112.04107.4107.6

3、107.9107.1106.9107.2107.4106.9107.2106.8107.24113.04108.7107.9107.8108.5109.0108.8109.1107.9108.7108.8108.52當(dāng)探頭的距離有±1mm的誤差，即L的相對(duì)誤差為：(±1/112.04)×100%=±0.893%。當(dāng)探頭距離為111.04mm時(shí)，流量的相對(duì)誤差為：(105.94-107.24)/107.24×100%=-1.21%;當(dāng)探頭的距離為113.04mm時(shí)，流量的相對(duì)誤差為： (108.52-107.24)/107.24×100

4、%=1.19%可見，傳感器之間的安裝距離誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響非常大，所以安裝時(shí)一定要把距離誤差控制到最小。2.管道外徑誤差導(dǎo)致的流量測(cè)量誤差管道外徑誤差對(duì)便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量的影響，用實(shí)際管道外徑D=159mm+1mm的方式進(jìn)行。測(cè)量時(shí)流體保持穩(wěn)定，其它測(cè)量條件相同。測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。表2 管道外徑D測(cè)量誤差±1mm時(shí)的流量測(cè)量數(shù)據(jù)D(mm)流量(m3/h)平均流量158106.1106.2106.0106.5105.9106.3106.5106.6105.8106.1106.10159107.8107.4108.2108.1108.3108.2107.6107.8108.2108.

5、3107.99160109.4110.0110.1110.0109.9110.2109.5109.6110.2109.6109.80當(dāng)外徑有±1mm的誤差時(shí)，外徑D相對(duì)誤差為：(±1/159)×100%=±0.63%。當(dāng)外徑取為158mm時(shí)，流量的相對(duì)誤差為：(106.1-107.99)/107.99×100%=-1.75%。當(dāng)外徑取為160mm時(shí)，流量的相對(duì)誤差為：(109.8-107.99)/107.99×100%=1.68%可見，流量測(cè)量誤差大約為管外徑誤差的2倍多。為了減小管外徑誤差的影響，一般把實(shí)測(cè)外徑輸入流量計(jì)，這樣可減小

6、外徑誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。3.管道壁厚h導(dǎo)致的誤差管道壁厚誤差對(duì)便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量的影響，用實(shí)際管道壁厚h=4.5mm+1mm進(jìn)行測(cè)試。測(cè)量時(shí)流體保持穩(wěn)定，其它測(cè)量條件相同。測(cè)試數(shù)據(jù)見表3。表3 管道壁厚h測(cè)量誤差±1mm時(shí)的流量測(cè)量數(shù)據(jù)h(mm)流量(m3/h平均流量3.5110.2110.1110.3110.5110.9110.4110.8110.7110.3110.5110.474.5108.5108.2108.4107.9108.1107.6108.2108.0109.0107.6108.155.5105.5105.3105.1105.5105.3105.2105.010

7、5.2105.3106.0105.34壁厚誤差直接導(dǎo)致內(nèi)徑誤差。壁厚有±1mm的誤差時(shí)，內(nèi)徑相對(duì)誤差分別為（+2/159）×100%=+1.26%。壁厚取3.5mm時(shí),流量的相對(duì)誤差為：(110.47-108.15)/108.15×100%=2.15%。壁厚取5.5mm時(shí)，流量的相對(duì)誤差為：(105.34-108.15)/108.15×100%=-2.60%。在實(shí)際測(cè)量中，壁厚導(dǎo)致內(nèi)徑誤差的影響不可忽視。本實(shí)驗(yàn)中，流量測(cè)量的誤差約為管道內(nèi)徑誤差的2倍。4.測(cè)量直管段要求由超聲波流量計(jì)的測(cè)量原理可知，傳感器所測(cè)量的流速是流體的線速度。只有流速分布均勻才能保

8、證測(cè)量的準(zhǔn)確度，所以在流量計(jì)的上下游要有足夠的直管段。一般要求上游有5-10倍管徑的直管段，下游有3-5倍管徑的直管段。結(jié)論從超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)及管道參數(shù)對(duì)便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量影響的誤差分析中，可以看出：1、超聲波流量計(jì)在大口徑管道的流量測(cè)量中有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，是一種方便可靠的測(cè)量手段，有著廣泛應(yīng)用前景。2、管徑誤差、傳感器安裝誤差、管壁測(cè)厚誤差對(duì)超聲波流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度的影響很大，但可通過精確實(shí)測(cè)及嚴(yán)格的安裝來控制。3、管道陳舊，管內(nèi)積垢過多而使輸入的管道內(nèi)徑與實(shí)際不同，誤差是較大的；可將傳感器移至同一管線上較小管徑段測(cè)量，一般此處結(jié)垢較薄。當(dāng)結(jié)垢均勻時(shí)，應(yīng)注意流體通過的有效面積減小，測(cè)量將呈正誤差；如