超声波流量计双向流计量研究

郑宝昌，李培清，齐畅
（鞍山市自来水总公司 辽宁 鞍山114001）

　　摘要：对超声波流量计双向流计量进行了实地测量。测量结果表明不同生产商生产的超声波流量计测量精度不同，实际应用时，应根据反向计量精度不同的特点，选择合适的流量计。
　　关键词：自来水；流量测定；超声波流量计
　　中图分类号：TH814 　　文献标识码：B 　　文章编号：1009－2455（2003）02－0069－02

　　为加强企业管理，加强考核，降低产销差，国内许多水司采取了分区供水、分区计量的管理模式。我国很多城市为多水源供水，分区管线中存在双向流，因此，必须分别计量同一根输水管线向两个方向的输水量。带着这一问题，我们对超声波流量计双向流计量进行了研究。

l 测试方案

　　由于国家计量技术机构对超声波流量计双向流计量的测试工作还没有完全展开，也没有这方面的标准实验条件，因此，我们自己制定了实验方案。首先，实验必须满足超声波流量计的基本工作环境，即上游直管段长度大于10 D（直径）、下游直管段长度大于5D；其次，实验环境与实际应用条件相一致，即管段内水流方向改变时，超声波流量计的上。下游传感器与主机的相关位置不变，模拟超声波流量计实际测量双向流的工作环境。
　　根据以上要求，选定一眼水源深井作为实验对象。测量管段为φ219无缝碳钢管，壁厚7 mm，流速为 2.0 m/s左右，流量波动较小，基本为恒定流。上游直管段大于50D、下游直管段大于30D。测量管段为架空式。法兰连接，现场空间广阔, 安装及测试条件均理想。测试过程采用相对标准表与被检表在线比对的方法。

2 测试内容及结果

　　本次试验一共有7台超声波流量计参加测试。
　　A１──FLB型进口使携式超声波流量计（相对标准表）；
　　A2──FLC1型进口便携式超声波流量计（被检表）；
　　A3──FLC2型进口便携式超声波流量计（被检表）；
　　B1──TDS－100P改进型国产固定式超声波流量计（被检表）；
　　C1──TDS－100P型国产固定式超声波流量计（被检表）；
　　C2──TDS－100P型国产固定式超声波流量计（被检表）；
　　C3──TDS－100P型国产固定式超声波流量计（被检表）。
　　C1，C2，C3为同型号表，是我们公司应用的超声波流量计表主流表型，这次实验的主要目的就是检验该型表是否适应双向流的计量。
　　 实验测试示意图见图1。

　　测试过程：①在线校准：首先对相对标准表A1和被检表进行在线计量，然后进行误差修正，再进行一次重复性实验，检验修正后的被检表误差偏离程度，重复性实验结果良好。②测试内容：相对标准表A1不动，A测量段上A2，B1，C1表上、下游传感器接口进行交差互换，模拟反向流计量；B测量段旋转180度，进行实际反向流计量，旋转过程保持管段上传感器不移位。实验结果见表1：

表1 第一次测试数据

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测试内容 A1 A2 A3 B1 C1 C2 C3

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正向流计量／（m3·h^-1） 219.88 217.98 217.10 216.81 219.35 216.98 219.40 修正系数 1.0087 1.0075 1.0088 0.9971 1.0080 1.0022 正向流校准／（m3·h^-1） 217.35 220.57 220.15 219.98 220.08 220.42 218.23 重复性计量误差／％ 0.1771 -0.0136 -0.0908 -0.0454 0.1090 0.4049 反向流计量／（ m3·h^-1） 215.48 220.76 222.04 220.35 230.18 214.36 219.53 反向流计量误差／％ -0.4599 0.1172 -0.6448 3.7875 -3.3457 1.8795

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　　超声波流量计的允许计量误差为1.5％，从以上数据看出，A2，A3，B1表符合反向测量的要求，而C1，C2，C3表反向计量误差超出允许范围。
　　在此基础上，我们又做了一次对比实验。把A，B管段及所有流量计均恢复正向连接，在线校准后，把A测量段旋转 180度，B测量段上 A3，C2，C3表上、下游传感器接口交差互换测试。实验结果见表2：

表2 第二次测试数据

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测试内容 A1 A2 A3 B1 C1 C2 C3

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正向流计量／（m3·h^-1） 218.72 220.86 217.10 216.81 219.35 216.98 221.01 修正系数 0.9903 1.0075 1.0088 0.9971 1.0080 0.9896 正向流校准／（m3·h^-1） 220.18 220.57 220.15 219.98 220.08 220.42 219.76 重复性计量误差／％ 0.1771 -0.0136 -0.0908 -0.0454 0.1090 -0.1908 反向流计量／（ m3·h^-1） 221.78 220.76 222.04 220.35 230.18 214.36 227.68 反向流计量误差／％ -0.4599 0.1172 -0.6448 37875 -33457 22603

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3 测试分析

　　两次测试分别对A，B测量段的流量计进行了模拟反向流计量与实际反向流计量在线对比，结果一致，因此可以排除探头安装精度等人为因素的干扰。
　　原理上，超声波流量计正、反向流计量的误差是一致的，但测试结果却表明并非如此，普通国产超声波流量计正向计量合格，反向流计量超差，改进型国产表与进口表双向计量测试误差都在允许范围内。经分析以及与生产厂家沟通，认为这种现象是由于超声波流量计上、下游传感器和上、下游通道电子器件性能匹配的一致性及器件灵敏度方面存在的差异造成的。说明超声波流量计的性能对反向流计量的精度起决定性作用。

4 结论

　　超声波流量计原则上可以用来双向流计量，但在实际应用时必须注意不同的表型其反向计量的精度不同这一特点，选择合适的表型。

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作者简介：郑宝昌（1970－），男，辽宁海城人，工程师。