柳钢明渠工业水计量准确度分析与跟踪

    1 引 言

    柳钢使用的工业水、生活水取自柳江, 由柳州电厂江边泵站提升后经明渠供给柳钢。为确定柳钢用水状况, 给贸易结算、节能减排提供计量数据, 2002 年柳钢与柳州电厂技术人员经过考察, 确定应用超声波流量检测技术对柳钢明渠进行计量。几年来该计量装置为柳钢的节能减排提供了可靠的计量数据。其运行和维护管理也为柳钢工业水计量技术提供了范例,为总结经验, 我们对明渠工业水计量准确度分析与跟踪过程进行论述。

    2 超声波流量计准确度影响分析

    2.1 流量计工作原理 (见图 1)

    目前柳钢使用的超声波流量计采用频谱技术, 利用超声波脉冲通过流体的逆顺传播速度差来检测流量。因流体对载波的影响, 顺流向检测的传播时间和逆流向的传播时间存在一个时间差, 时间差的量值与管道内的流速有关。超声波流量计具有安装、维护方便, 可以进行不断流安装, 探头可以不与流体接触, 特别适用于大管道的水流量检测。其仪表检测数学模型如下:

    V=KDΔT/sin2θ(T₀- τ)          (1)

    ΔT=T_A- T_B

    其中: V—流体流过管道的速度;

    K —仪表常数;

    D —管道内径;

    θ—超声入射角度;

    T₀—流体静止时的传播时间;

    τ—两探头和管壁的超声传播时间;

    T_A—探头 A 到 B 的传播时间;

    T_B—探头 B 到 A 的传播时间。

    从式 1 中看出, 当其它因子为常数时, 检测出的 ΔT 与流体的速度成线性关系, 通过换算可检测管道的流量。

    2.2 准确度影响分析

    根据数学模型对超声波流量计进行特点分析, 要将流量与 ΔT 检测构成线性关系必须满足:

    ( 1) 仪表具有一定的检测灵敏度, 以保证设定的仪表常数不变。

    ( 2) 管道具有固定的直径。流体流通时必须是充满管道, 流体中不能夹有气泡及与流体超声传播速度差异的介质。管道的壁厚不能发生变化。

    ( 3) 流体静止时必须保证检测的 ΔT 值为零, 否则将产生流量检测的静差。

    以上 3 点分析如下:

    ( 1) 在仪表制造中已经有充分的考虑, 现代电子技术已经能给予技术上的保障。

    ( 2) 管道内径和壁厚应该是固定的, 但因管道长期使用被氧化、有机物的侵蚀对管道的直径和壁厚有较小的影响。流体充满管道在生产正常时基本能得到保障。流体因供水的条件和水泵的工作状态可能会夹有气泡和与水超声传播速度差异的介质。