超聲波流量計(jì)在水利項(xiàng)目上的應(yīng)用

韓浩

摘要：隨著人們對(duì)于水資源的重視程度加深，超聲波流量計(jì)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。超聲波流量計(jì)可以用來(lái)計(jì)算水資源的流量，進(jìn)而促進(jìn)水資源的節(jié)約，滿足了新時(shí)期所提出的節(jié)水優(yōu)先的治理思路。在水利工程中，流量計(jì)選擇是否正確，對(duì)于其后續(xù)對(duì)于水資源的控制以及判斷有重要意義。本文試從超聲波流量計(jì)的工作原理特征入手，并對(duì)測(cè)量過(guò)程中的影響因素進(jìn)行分析，闡述其對(duì)于水利工程所起的重要作用。

關(guān)鍵詞：水利工程;超聲波流量計(jì);工作原理;影響因素

最近幾年，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波流量計(jì)已經(jīng)逐漸取代以往的傳統(tǒng)機(jī)械或者是電磁式流量測(cè)量?jī)x，在水利項(xiàng)目中應(yīng)用更加普遍。當(dāng)今社會(huì)面臨水資源日益短缺的問(wèn)題，保證對(duì)水資源計(jì)量的準(zhǔn)確性，能夠促進(jìn)水資源的合理利用。從超聲波流量計(jì)自身來(lái)說(shuō)，其采用先進(jìn)的數(shù)字化處理技術(shù)、多脈沖技術(shù)，使得測(cè)量的數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)可靠，因此越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

一、超聲波流量計(jì)工作原理及特征

1. 硬件組成

一般情況下來(lái)說(shuō)，超聲波流量計(jì)由兩個(gè)各部分構(gòu)成，一是傳感器，二是變送器。在測(cè)量的過(guò)程中，由于介質(zhì)的流動(dòng)會(huì)對(duì)聲波造成一定的影響，超聲波流量計(jì)通過(guò)檢測(cè)其影響狀況，進(jìn)而能夠測(cè)算出流量的大小。我們常見(jiàn)的超聲波流量計(jì)大致可以分為插入式和便攜式兩種。插入式的主要是通過(guò)此鉆孔的方式進(jìn)行安裝，目的是完成固定測(cè)量。而便攜式的則可以隨身攜帶，在流量計(jì)的內(nèi)部有一個(gè)電池，從而連接傳感器，最終完成測(cè)量。便攜式的流量計(jì)主要適用于移動(dòng)測(cè)量中。

2. 工作原理

在超聲波流量計(jì)內(nèi)部，安裝有兩個(gè)傳感器，他們之間可以相互接收并且發(fā)射信號(hào)。當(dāng)其測(cè)量的流體處于將之狀態(tài)下時(shí)，傳感器1向傳感器2發(fā)射信號(hào)的時(shí)間與傳感器2向傳感器1發(fā)射信號(hào)的時(shí)間是相同的。但是一旦其測(cè)量的流體處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)。由于流動(dòng)的介質(zhì)對(duì)于超聲波產(chǎn)生一定的影響，所以傳感器2向傳感器1發(fā)送信號(hào)的時(shí)間，會(huì)多于傳感器1向傳感器2發(fā)射信號(hào)所用的時(shí)間。因此在兩個(gè)信號(hào)傳遞的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生差距，進(jìn)而可以通過(guò)公式計(jì)量流體的速度。

二、 測(cè)量過(guò)程中的影響因素

1. 磁場(chǎng)因素

在安裝超聲波流量計(jì)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一種情況，即安裝人員不論如何調(diào)整安裝位置或者是安裝方式，都不能收到超聲波信號(hào)，因此無(wú)法完成對(duì)于水利工程的檢測(cè)。之所以會(huì)產(chǎn)生這樣的現(xiàn)象是因?yàn)椋暡髁坑?jì)受到了附近磁場(chǎng)的影響，可能在附近安裝有大型電纜，所以存在磁場(chǎng)干擾。當(dāng)出現(xiàn)此類狀況時(shí)，需要另行選址，盡量避免有磁場(chǎng)干擾的地方。

2. 流體溫度造成測(cè)量誤差

在超聲波流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中，流體溫度會(huì)對(duì)聲速造成直接的影響，即影響傳感器的信號(hào)傳送速度。根據(jù)實(shí)際的調(diào)查顯示，由于流體溫度的不同，測(cè)量的流量結(jié)果也大不相同。因此在使用超聲波流量計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)盡量避免流體溫度出現(xiàn)大幅變化，否則會(huì)影響最終測(cè)得的流量數(shù)據(jù)。

3. 管壁厚度不同造成測(cè)量誤差

當(dāng)超聲波流量計(jì)在管道內(nèi)部進(jìn)行測(cè)量時(shí)，管壁的厚度會(huì)對(duì)其流量測(cè)量結(jié)果造成一定的影響。通過(guò)實(shí)際的測(cè)量結(jié)果我們能夠發(fā)現(xiàn)，當(dāng)管壁的厚度增大時(shí)，就會(huì)使得流量測(cè)量結(jié)果的誤差增大。因此在檢測(cè)管壁厚度時(shí)，同樣需要使用超聲波進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)在測(cè)量的過(guò)程中要考慮到，管壁經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用會(huì)發(fā)生被腐蝕的狀況，因此厚度會(huì)發(fā)生一定改變。只有保證各測(cè)量參數(shù)的準(zhǔn)確性，才能夠確保最終流量數(shù)據(jù)的精確度。

三、 超聲波流量計(jì)在水利項(xiàng)目的應(yīng)用

1. 測(cè)量出廠水和銷售水

在以往對(duì)于出廠水的計(jì)量主要是運(yùn)用差壓式的流量表，主要的計(jì)量方式是，通過(guò)計(jì)算流體在經(jīng)過(guò)此裝置時(shí)所產(chǎn)生的壓力差來(lái)計(jì)算流量的。這樣的流量表安裝簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，因此被廣泛使用。但是差壓式流量表有一個(gè)最大的缺點(diǎn)就是測(cè)量數(shù)據(jù)不精準(zhǔn)，而且壓損大，這樣的測(cè)量方式會(huì)造成水頭損失。但是使用超聲波流量計(jì)就不會(huì)出現(xiàn)這樣的狀況，使用其進(jìn)行測(cè)量的過(guò)程中能夠減少誤差，并且不會(huì)造成水頭的損失。同樣在售水時(shí)，超聲波流量計(jì)能夠準(zhǔn)確的計(jì)量水量，減少水資源的消耗，超聲波流量計(jì)同樣具有定時(shí)打印、累計(jì)顯示等功能。正是因?yàn)榫哂羞@些功能，能夠使超聲波流量計(jì)提供更加合理精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。

2. 用于城市管網(wǎng)分區(qū)計(jì)量

現(xiàn)如今城市供水是一項(xiàng)重要的水利工程，其供水的特點(diǎn)是需要進(jìn)行多水源供給。在城市供水中，由于各地區(qū)居民用水量不同、供水企業(yè)的出水量存在變化等因素，供水企業(yè)要根據(jù)區(qū)域來(lái)確定售水量，因此在供水量上需要分區(qū)供給。要想實(shí)現(xiàn)分區(qū)計(jì)量，就必須實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域內(nèi)的用水量、供水量、漏失量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)量設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)此要求。但是超聲波劑量計(jì)則不同，它能夠?qū)崿F(xiàn)分區(qū)計(jì)量，所以能夠大大降低供水企業(yè)的工作量。

3. 對(duì)比在裝流量?jī)x表

以往進(jìn)行在裝流量?jī)x表對(duì)比時(shí)，需要將儀表拆卸下來(lái)，在校驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行計(jì)量器準(zhǔn)確度的對(duì)比。但是超聲波流量計(jì)則不同，如果使用便攜式的超聲波流量計(jì)，就能夠在線匯總這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。由此看來(lái)，超聲波流量計(jì)在水利項(xiàng)目中的應(yīng)用范圍十分廣泛，只需要根據(jù)實(shí)際需求和應(yīng)用范圍，選擇相對(duì)應(yīng)類型的流量計(jì)即可。

四、 結(jié)語(yǔ)

在各水利項(xiàng)目的測(cè)量中，需要根據(jù)實(shí)際情況，制定相應(yīng)的測(cè)量方案，選擇合適測(cè)量?jī)x器。由于超聲波測(cè)量計(jì)對(duì)安裝過(guò)程要求很高，所以要求操作人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)操作。在安裝完成以后，也要加強(qiáng)對(duì)于儀器的管理及維修工作，只有這樣才能夠保證測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)無(wú)誤。

參考文獻(xiàn)：

[1]顏一凡，劉勇，龔峰.便攜式超聲波流量計(jì)在管線測(cè)量中的應(yīng)用[J].中國(guó)計(jì)量，2010，（3）：106- 107.

[2]趙育.超聲波流量計(jì)在水庫(kù)供水中的應(yīng)用與維護(hù)[J].吉林水利，2016（01）.

[3] 李長(zhǎng)奇，馬晶.超聲波流量計(jì)新技術(shù)—線性時(shí)間放大法 [A]. 第十三屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第10分會(huì)場(chǎng)-節(jié)能減排戰(zhàn)略與測(cè)控技術(shù)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集 [C]，2011.

[4]何明武，張民理.超聲波流量計(jì)測(cè)量誤差分析與校驗(yàn)[A]. 企業(yè)計(jì)量測(cè)試與質(zhì)量管理——中國(guó)科協(xié) 2005 年學(xué)術(shù)年會(huì)論文 集 [C].2005.

（作者單位：南京南瑞水利水電科技有限公司）