摘要：本文以便携式TDS－100P型超声波流量计为例，介绍使用超声波流量计测量空调水流量的操作步骤及注意的技术要点，并总结了使测量结果准确性的技术措施。
关键词：超声波流量计空调水流量
目前，空调水流量测量方法以超声波流量计测量最为简单、便捷、安全。超声波流量计适用范围广，安装方便，能适应不同管径和各种介质，超声波传感器安装在管道外面，对管内介质的流动毫无影响，能保证工作人员的人身安全及生产流程的安全。
超声波流量计的组成及工作原理：
超声波流量计由主机（带键盘、显示器及微型打印机）、外缚式标准M型传感器（也叫探头）、电源线以及主机与传感器的连接线组成。TDS－100P型便携式超声波流量计采用内置式可充电式镍氢电池工作，充满后一般可工作20小时左右。
测量原理为超声波传播时间差原理。时间差式是利用时间差法测量流速，即某一速度的声波由于流体流动而使得其在两传感器之间传播时间发生变化，通过测量这一相对变化就可获得流体流速，通过输入管道的规格尺寸，进而求得流体流量。
2、超声波流量计测量空调水流量的操作步骤及应注意的技术要点：
2.1输入参数。
打开机子，输入所测试对象参数：包括管道外径、管壁厚度（用超声波测厚仪测量）、管材、衬材参数（若有的话，可包括衬里厚度和衬材声速）、流体类型、探头类型（因为该主机可支持多种不同探头）、探头安装方式。输入完上述参数后，便显示出按上述探头安装方式的探头安装距离。然后操作者按上述的安装方式及传感器探头的安装距离安装探头。
2.2 根据现场实际情况，正确选择确定空调水流量测点位置。
超声波流量计的安装在所有流量计的安装中是最简单、便捷的，只要选择一个合适的测量点，把测量点处的管道参数输入到流量计中，然后把探头安装在管道上即可。选择测量点时要求选择流体流畅分布均匀的部分，为了保证测量精度，一般应遵循以下原则：
2.2.1 要选择充满流体的管段，如管路的垂直部分或充满流体的水平管段。
2.2.2 测量点要选择距上游大于10倍直径，下游大于5倍直径（注：不同仪器要求的距离会有所不同，具体距离以使用的仪器说明书为准）以内无任何阀门、弯头、三通、变径等均匀的直管段，没有任何阀门等干扰。
2.2.3 要保证测量点处的温度在可工作范围以内（本流量计主机工作环境温度范围为-10℃～70℃，传感器探头工作温度范围为-30℃～150℃，超过此温度范围要求与厂家联系）。
2.2.4 充分考虑管内壁结垢状况，尽量选择无结垢的管段进行测量。实在不能满足时，需把结垢考虑为衬里以求较好的测量精度。
2.2.5 选择管材均匀密致，超声波易于传输的管段。
2.3传感器探头与主机接线。
便携式超声波传感器探头采用不同颜色，以区分上、下游探头，简单明了，连接方便，易操作。
2.4 正确选择传感器探头的安装方法。
传感器安装共有四种方式。分别称为V法、Z法、N法和W法。下面分别说明。一般在小管径时（DN100～300mm）可选用V法；V法测不到信号或信号质量差时则选用Z法，管径在DN300mm以上或测量铸铁管时应优先选用Z法。N法和W法是较少使用方法，适合DN50以下细管道。
2.4.1 V法：V法一般情况下是标准的安装方法，使用方便，测量准确。可测管径范围为25mm至大约400mm；安装探头时，其中心线与管道轴线水平一线。
2.4.2 Z法：当管道很粗或由于液体中存在悬浮物、管内壁结垢太厚或衬里太厚，造成V法安装信号弱，机子不能正常工作时，要选用Z法安装。因为使用该法安装，超声波在管道中直接传输，没有折射（称为单声程），信号衰减小。可测管径范围为100mm至大约6000mm。实际安装时，建议300mm以上的管道都要选用Z法。
2.4.3 N法：为不常用的方法。安装时，超声波束在管道中折射两次，穿过流体三次（三个声程），适于测量小管径管路。该法通过延长超声波传输距离，提高测量精度。
2.4.4 W法：为极不常用的方法。同N法一样，通过延长超声波传输距离的办法来提高小管测量精度。适于测量50mm以下小管。使用W法，超声波束在管道中折射三次，穿过流体四次（四个声程）。
2.5 安装传感器探头。
在安装探头之前，须把管外欲安装探头的区域清理干净，除去一切锈迹油漆，选择出管材致密部分进行探头安装。在探头的中心部分和管壁涂上足够的耦合剂，然后按把探头紧贴在管壁上固定好。
2.6检查安装。
观察流量计显示的信号强度、信号质量、总传输时间、时差以及传输时间比，可确定安装是否最佳。如发现不好，则细微调整探头位置，直到这些参数值达到仪器说明书规定的范围之内。如无法调整，则需要改换合适安装方式。传感器位置调整好以后，将传感器固定好。
2.7再次确认信号强度、信号质量度、信号传输时间差与传输时间比等参数值符合规定要求，即可从主机显示面板上读取实际流量值。
3 保证测量结果准确性的技术措施：
3.1 首先输入管道参数必须正确，否则整个流量计不可能正常工作。正确管道参数输入是保证测量结果准确的关键。仪器本身的精度是在正确的管道参数下得到的，但要求操作者能在测量时输入正确的管道参数，才能得到正确的流量值。管径误差、管壁测厚误差对测量准确度的影响很大。
3.2 正确选择测量点位置及传感器安装方式，以保证超声波流量计正常稳定工作。
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3.3确保所测量的水管内是满管流动，超声波流量计实际测得的是流体的速度，流量是根据输入的管径计算出流动断面的面积，然后乘以流速得到的，只有满管流动才能保证测试数据是准确的。
3.4 做好准备工作，测量点处管道表面处理要到位。可使用角磨砂轮机、锉、砂纸等工具将管道打磨至光亮平滑无蚀坑。要求漆锈层磨净，凸出物修平，避免局部凹陷，光泽均匀，手感光滑圆润。需要特别注意，打磨点要求与原管道有同样的弧度，切忌将安装点打磨成平面。
3.5传感器探头安装的好坏直接关系到流量值的准确和机器长时间可靠地运行。虽然大多数情形下，把探头简单地涂上耦合剂贴到管壁外，就能得道测量结果，这时还是要进行信号强度、信号质量、总传输时间、时差及传输时间比等的检查。安装传感器过程中，要使用足够的耦合剂把传感器探头粘贴在管道壁上，千万注意在传感器和管壁之间不能有空气泡及沙砾，以保证耦合良好。
3.6在水平管段上，两个探头要安装在管道管轴的水平方向上，并且在轴线水平位置±45°的范围内安装，以防止管内上部流体不满、有气泡或下部有沉淀等现象影响正常测量。
3.7传感器安装处和管壁反射处必须避开接口、焊缝或法兰安装处。
3.8 超声波流量计作为精密仪器，长期使用会使测量产生一定误差，应按规定周期送法定计量单位检定，提供修正系数来减少测量值误差。
3.9 在日常使用或者运输过程中，用尽量轻拿轻放，避免损坏。
3.10管径误差、传感器安装误差、管壁测厚误差对超声波流量计测量准确度的影响很大，但可通过精确实测及严格的安装来控制，故需要操作人员必须熟练、正确操作，提高操作技能，来保证测量结果准确。
参考文献：
顺、何松杰，《管道参数对便携式超声波流量计测量的影响》，计量技术，2001-09-28。
刘东、陈沛霖、刘传聚、张恩泽，《空调工程水系统测量中使用超声波流量计时应注意的问题》，建筑热能通风空调，2003年第3期。
[3] TDS－100P型超声波流量计使用说明书。
试谈测量超声波流量测量技术测量空调水流量大纲
更新时间：2024-04-07
作者：用户投稿
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