淺析聲波流量計使用與前景展望

　　聲波流量檢測技術是近年來迅速發(fā)展起來的新技術，它利用聲波在流體中傳播所載的流體流速信息來測量流體流量。與傳統(tǒng)的渦街、電磁等流量計相比，聲波流量計具有非接觸、無壓損、精度高、造價低、結構簡單、測量范圍寬等特點。尤其是聲波流量計體積小、造價與口徑無關，它解決了工業(yè)測量中大口徑測量設備制造、運輸困難和造價高的突出問題，使它特別適合臨時管道、大口徑管道的流量測量，在工業(yè)供水系統(tǒng)中得到了廣泛應用。

　　聲波水表優(yōu)勢對比從流量計誕生到現(xiàn)在為止，根據(jù)力學、熱學、聲學、電學、光學、原子物理學等不同原理研制出的不同用途的流量計種類繁多。下面介紹幾種目前市面上常見的水表。

　　機械式水表是利用機械測量元件把流體連續(xù)不斷地分割成單個已知的體積部分，根據(jù)計量室逐次、重復地充滿和排放該體積部分流體的次數(shù)來測量流量的體積總量。其主要優(yōu)點是成本低且簡單易于實現(xiàn)，價格便宜。

　　電磁式水表是利用導電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內流動時會產(chǎn)生感應電勢，感應電動勢的大小與被測介質的平均流速成正比，由此根據(jù)測得的感應電動勢的大小計算出被測介質的平均流速，從而可計算出流量值。其主要優(yōu)點是被測管道內無運動和阻流部件，壓力損失小; 由于感應電動勢只與被測介質流動的平均速度有關，而與其流動狀態(tài)無關，因而電磁式水表的測量精度高，無機械慣性，反應速度快，動態(tài)特性好。

　　射流水表是利用附壁效應研制成的。當封閉管道中的流體進入射流計量腔時，由于存在射流附壁效應和射流反饋控制作用，使流體在計量腔中發(fā)生振蕩，該振蕩頻率在一定流量范圍內與流體流經(jīng)管道的流速或體積流量成正比，從而計算出流體的平均速度進而計算出流量值。射流水表測量靈敏度高，可以消除被測液體中氣泡或微小泥沙對測量結果的影響; 其主要用于低雷諾數(shù)流體的流量測量，測量范圍寬，在低流量檢測時具有優(yōu)勢。

　　聲波水表利用聲波在流動的液體中傳播時載有流體流量信息的原理，通過檢測穿過流體的聲波信號就可以得到所測流體的流速信息，后再根據(jù)相應原理換算成流量。聲波水表被測管道內無任何運動、阻流部件，無磨損，壓力損失小; 靈敏度高，可檢測到流速的微小變化; 對被測介質幾乎無要求; 具有極寬的量程比，且聲波水表結構簡單、便于維護，非常適合民用和工業(yè)測量。

　　聲波流量計的選型為確保流量計正常投運，儀表選型至關重要。聲波流量計根據(jù)換能器的安裝方法不同可分為外夾式聲波流量計、插入式聲波流量計和標準管段式聲波流量計。聲波流量計的選型主要是根據(jù)計量要求選擇適合的流量計。

　　外夾式聲波流量計，優(yōu)點：①外夾式聲波流量計的換能器安裝在管道外面，不與被測流體直接接觸，不存在換能器腐蝕、粘結等問題;②測量時，在管道內部無任何測量部件，沒有壓力損失，不改變流體的流動狀態(tài);③安裝簡單方便，管道不用切斷，不用開孔，安裝時不用停流;④可以便攜使用，便于對有懷疑的其他流量計進行比對。不足：①對管道條件要求較高，應確定管道材質、管道外徑、壁厚、襯里材質和厚度等;②測量精度相對低一些。

　　插入式聲波流量計，優(yōu)點：①安裝時不用停流，使用安裝工具在管道上開孔，換能器直接穿插在孔內;②與外夾式聲波流量計相比，測量精度較高，不受管道銹蝕、結垢等的影響。不足：換能器直接與被測流體接觸，易被腐蝕、結晶造成儀表測量不。

　　標準管段式聲波流量計，把換能器固定安裝在按照設計加工好的管段上，并且換能器直接與被測流體接觸。這種流量計能夠控制加工精度，同時可以測量管段的幾何尺寸，而且兩個換能器之間只有單一被測介質，所以測量度較高，但是，不足是安裝麻煩，需要斷流，割開管道安裝，而且對于大口徑管道定做價格較高，因此除非特殊要求一般不建議選用此種聲波流量計。

　　綜上，聲波流量計在選型時必須綜合考慮度、安裝條件、現(xiàn)場環(huán)境等，選擇適合的流量計。

　　聲波流量計的安裝測量點的選?。孩贉y量點應盡量選擇距離上游10倍直徑、下游5倍直徑以內均勻直管段，以確保流體所需的流速分布;②流量計盡可能水平或垂直安裝，管內必須充滿流體，當換能器安裝在傾斜管道上時，不要裝在上部和底部，以免管道內的氣體或雜質進入測量聲道，應盡可能使換能器處于和水平面成45度角的范圍內;③對于外夾式聲波流量計，測量點管道內壁不能有過厚結垢層，盡量選擇無結垢的管段且應具有良好的導聲性能。

　　換能器安裝方式

　?、賄法安裝

　　適用于管徑較小時，采用V法安裝擴大了聲程長度，增加了順逆向聲波傳播時間;

　?、赯法安裝

　　Z法安裝方式一般適用于DN200以上管道，使用Z法安裝時聲波在管道中直接傳輸，沒有折射，信號衰耗小。

　　聲波流量計的應用近年來，由于電子技術的，聲波流量計發(fā)展很快，且日益完善，越來越顯示出其性。各種聲波流量計已廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)、商業(yè)計量和水利檢測等方面，例如，在市政行業(yè)的原水、自來水、中水、污水的計量中，聲波流量計具有程比，無壓損的特點，在測量度的同時提高了的輸水效率;在工業(yè)冷卻循環(huán)水的計量中，聲波流量計實現(xiàn)了在線帶壓安裝和在線標定。

　　前景展望目前，供水企業(yè)大部分采用機械水表計量、現(xiàn)場定期人工抄表和巡檢的管理模式。然而這種模式存在著計量和管理上的弊端，機械水表的高始動流量、高壓損以及不可避免的自然磨損等因素導致計量失準; 人工定期抄表和巡檢不能及時發(fā)現(xiàn)和解決水表故障問題等。所以現(xiàn)在很多城市水司都在積極構建自己的能夠自動讀表、實時監(jiān)控管理、正確計量、計算售水量的水資源信息管理系統(tǒng)。聲波水表配合GPRS /GSM 無線通信技術及相關軟件讓水資信息管理系統(tǒng)的構建能更輕松的實現(xiàn)。現(xiàn)在自來水司工作人員只需坐在辦公室的電腦前，通過供水管網(wǎng)地理信息系統(tǒng)( GIS) 平臺就可以查看區(qū)域內用戶用水信息和管網(wǎng)的運行狀態(tài)信息。

　　無論是GIS、SCADA 系統(tǒng)還是供水科學調度系統(tǒng)，能讓這些系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行的前提都是數(shù)據(jù)的支撐，而這些重要的數(shù)據(jù)是靠智能水表來獲得的，而聲波水表在智能水表中的性是顯著的。