測量差值管理是氣體流體計算中的一項重要工作。首先介紹了超聲波流量計的測量原理，對超聲波流量計的測量范圍、安裝要求和故障檢測進行了描述和研究。同時，為了獲得更好的流量計整體維護和使用效果，在實際使用過程中，全面了解相關(guān)問題，為其在行業(yè)中的應(yīng)用提供一定的參考。

 

1 常用氣體流量計

       目前，工業(yè)生產(chǎn)和貿(mào)易計算中常用的氣體流量計包括三種類型，分別是超聲波、渦輪、孔板流量計，三種產(chǎn)品的具體介紹如下所示。

 

1.1 渦輪流量計

       渦輪流量計的旋轉(zhuǎn)速率隨著流量的變化而改變。一般在流速越大時，動能越大，渦輪轉(zhuǎn)速也越高，因此實際上屬于一種速度差原理流量計。在應(yīng)用過程中需要先將流速轉(zhuǎn)換成渦輪轉(zhuǎn)速，在此基礎(chǔ)上得到對應(yīng)的電磁脈沖。非常后基于得到的脈沖數(shù)能夠得到流量信息。該氣體流量計的應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)在流量大，準確性高等方面。但是容易受到雜質(zhì)的影響，降低其應(yīng)用的可靠性。

 

1.2 孔板流量計

       從結(jié)構(gòu)上來看，孔板流量計主要劃分為流量顯示器以及節(jié)流裝置等部分。該流量計的具體原理是：氣體流量和壓差存在正比關(guān)系，只要測量節(jié)流孔前后的壓差，即可對介質(zhì)流動信息進行分析。該流量計的應(yīng)用優(yōu)勢體現(xiàn)在性價比高、使用年限久以及操作簡單等方面，廣泛應(yīng)用到了實際生產(chǎn)領(lǐng)域中。但其缺點也較多，例如其重復(fù)性不高、量程窄、壓力損失大等。在使用過程中，會有較大因腐蝕、磨損、油污和壓力損失等情況造成的測量誤差。

 

1.3 超聲波流量計

       超聲波流量計是根據(jù)時差法原理設(shè)計的一種流體流量測量儀器，采用先進的多脈沖技術(shù)和信號數(shù)字處理技術(shù)。超聲波流量計的安裝方式采用非接觸式安裝測量，具有無需與被測流體接觸，產(chǎn)生明火的可能性低的優(yōu)點，再加上它對各種工業(yè)場所的環(huán)境適應(yīng)能力強，所以這種流量計成為目前氣體流量測量中非常合適、普及性非常強的測量儀表。

 

2 超聲波流量計測量原理

       超聲波流量計采用時差法進行流量測量，其工作原理如圖1所示。利用兩個相對的傳感器發(fā)送和接收超聲波。每個傳感器都具有信號傳輸和信號接收功能。將超聲脈沖能量以一定的角度在管壁內(nèi)的兩個傳感器與流體之間傳遞；流體的流速將在一定程度上影響了超聲脈沖在兩個傳感器之間的傳播時間。從上游傳感器到下游傳感器，聲速和流體速度混合并變快。從下游傳感器到上游傳感器，聲速抵消了流體速度，變慢。上下游傳播時間的凈時間差與流速數(shù)值成正比。由于時差測量系統(tǒng)中不存在固有的慣性，因此時差流量計具有較強的靈敏度，也適用于低流量和低流速情況。

 

       只有一個通道的流量計稱為單聲道氣體超聲流量計，有兩個或兩個以上通道的流量計稱為多通道氣體超聲流量計。當(dāng)超聲換能器直接與氣體接觸時，稱為插入式超聲流量計；當(dāng)超聲換能器與氣體不直接接觸時，稱為夾鉗式超聲流量計。

順流傳播時間：

逆流傳播時間：

由式上述順流時間和逆流時間可推導(dǎo)出正逆程時間差：

非常終我們可以得到氣體的平均流速為：

式中：

t1為順流時間；t2為逆流時間；L代表傳播路徑；θ為傳播路徑與水平夾角。

3 流量計安裝和使用注意事項

3.1 安裝要求

（1）超聲波流量計傳感器必須在管道處于非工作狀態(tài)時安裝，具體安裝時需要對兩條支線進行交替切換。

（2）確保傳感器安裝單元的尺寸與管徑一致，上下誤差不得超過1%。

（3）超聲波流量計傳感單元應(yīng)安裝在水平方向45°的范圍內(nèi)，可以有效避免換能器聲波表面受顆粒或空氣干擾。

（4）上下游應(yīng)保證有必要的直管段，上游直管段非常少10D，下游直管段至少為5D。

（5）超聲波流量計安裝需要在無阻力部分，前后避開阻力構(gòu)件如（彎頭、閥門、變徑處）。

（6）換能器安裝處和管道壁反射處必須避開接口和焊縫。

（7）換能器安裝必須達到一定的要求，特別是管道襯里、垢層需要達到厚度要求，避免二者之間存在間隙。重視管道內(nèi)壁銹跡的清潔工作，采用合適的方式進行清理。

（8）換能器工作表面與管式輸送機管壁之間應(yīng)選擇合適的耦合劑，防止有其他的傳播介質(zhì)進入而降低測量的精度。

 

3.2 使用注意事項

超聲波以其可靠性高、準確度高的優(yōu)點，在大流量氣體的測量中占有重要地位。但要充分發(fā)揮其計量優(yōu)勢，在應(yīng)用過程中必須充分考慮環(huán)境因素對計量結(jié)果的影響。因此，在使用過程中除了需要滿足國家頒布的《GB/T 18604-2014用氣體超聲流量計測量氣體流量》使用規(guī)定和其他一些具體操作規(guī)范的要求外，還應(yīng)充分考慮以下因素對測量的影響。

 

（1）流量計的流量測量范圍由被測氣體的實際流速確定。不同的氣體介質(zhì)其實際流速也有所區(qū)別，例如我們熟知的天然氣。一般來說，天然氣的典型流量范圍為0.3m /s～30m /s，用戶應(yīng)驗證超聲波流量計規(guī)定的使用范圍是否能滿足被測氣體流量的測量要求。

（2）受到諸多外部因素的影響，超聲波流量計在工作過程中可能會出現(xiàn)一定的誤差，如果外部干擾頻率與其工作頻率基本一致，那么會降低傳輸?shù)男�率和精度，非常終測量的流量結(jié)果準確性降低。因此在具體設(shè)計與安裝過程中需要考慮到上述因素，使得流場條件保持較高的穩(wěn)定性。

（3）受生產(chǎn)技術(shù)和運輸?shù)仍�因的影響，被測氣體中或多或少的會含有一些污染物。如果這些氣體進入到流量計中，則在一段時間之后必然會有雜質(zhì)聚積在探頭等位置，降低管道內(nèi)徑減小，流量計的測量結(jié)果會受到一定的影響，真實數(shù)值以及測量結(jié)果的偏差增大。因此必須重視管道的清潔工作，將其中的雜質(zhì)進行清除，同時需要保證測量氣體的質(zhì)量，避免含有較多的污染物。在檢測流量計過程中需要采用先進的檢測工具，明確流量計內(nèi)部的雜質(zhì)情況，采取合適的方式及時清理，避免影響到非常終的測量結(jié)果。

（4）必須重視超聲流量計的維護與檢測工作，檢測聲道的故障情況，針對存在的異常問題進行分析和處理；清理超聲換能器表面的雜質(zhì)，此外還需要對其他的部件進行檢測分析。一般需要每年對超聲波流量計進行檢定，檢定周期非常大為2年，否則無法保證其處于正常的工作狀態(tài)。

 

結(jié)語：因為可以有效地解決傳統(tǒng)接觸式流量測量儀表存在的一些問題，超聲波流量計近年來在氣體測量領(lǐng)域主要被應(yīng)用于燃氣管道流量測量中。在實際工程設(shè)計選擇流量計時，必須考慮到多方面的因素，包括測量準確性以及誤差等，此外價格、使用便捷性、維護費用以及測量介質(zhì)等因素也需要考慮在內(nèi)，在此基礎(chǔ)上選擇非常佳的流量計。隨著對于超聲波流量計研究的深入，相關(guān)技術(shù)和設(shè)備必然會更加成熟，而在標定內(nèi)容等方面法律制度的完善也為超聲波流量計的發(fā)展與應(yīng)用提供了保障，所以其在氣體計量領(lǐng)域的應(yīng)用范圍也將會越來越廣泛。