流量是工业重要测量参数之一，大量流量计运行在生产线上，为保证在线流量计能工作在高精度测量范围内，对其标定就成为一个重要环节。

传统的流量校准方法需要从管线卸下流量计送实验室，在流量标准装置上离线校准。然而有些使用场所不允许随意停役在线运行的流量或是要求校准周期短等，因此需要在线标定流量计。本文以美国热电公司生产的DCT7088便携式超声波流量计为例，详细介绍其在工业现场参数设置、安装等过程，以及对电磁流量计的在线标定。实践表明超声波流量计测量精度能满足流量计在线标定的要求。

工作原理及安装使用

超声波在流动的流体中传播时载有流体流速的信息，因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速，从而换算成流量，目前最常采用的测量方法主要有两类：时差法和多普勒法。多普勒多用于含有粒子的介质测量，例如污水等。而时差式流量计多用于纯净介质，目前应用范围较广泛。超声波流量计采用外夹持式安装方式，相对方便简捷，但为了保证测量精度，测量位置、安装方式的选择也非常重要。

安装位置的确定

超声波流量计安装位置选择主要遵循以下原则：1)超声波流量计通常选择测量管段要远离泵出口、阀门、排放出口、弯头等附近位置，防止外界振动等对测量的干扰; 2)要选择直管段，遵循前10D后5D的标准(测量点前保持10倍直径的直管段，在测量后保持5倍直径的直管段);3)当传感器探头安装在水平管段时，探头安装在3点和9点位置，即管道两侧正中位置，避免管道中气泡对测量信号的影响。

参数设置

DCT7088采用简捷的菜单操作，在测量开始前，将基础参数输入DCT7088，安装好探头，就可以实现快速测量。其功能参数设置如图1所示。在菜单输入前选择好正确的制式。

图1  DCT7088 参数设置流程图

探头的安装

根据测量管道的外径尺寸选择传感器探头的安装方式：W型、V型、Z型。根据被测管道外径尺寸大小选择不同的传感器安装方式，保证超声波测量信号具有较高的信噪比，如表1所示。

表1 测量管道外径与探头安装方式对照表

V型安装是较常用的一种标准安装方式，具有较高的测量精度，管径小于406mm都可以采用V型安装方式测量，如图3所示。

图3  传感器V型安装俯视图

当被测管径小于51mm时采用W方式安装传感器探头，这样声波在流体内穿越4次，折射3次到达接收探头如图4 所示。

图4 传感器W型安装俯视图

Z型针对直径较大的管道，其采用直接反射方式，受管道内气体对信号的衰减影响较大，只在管道长度受限的时候采用这种安装方式。如图5所示。

根据管径确定好传感器的安装方式后，输入基本参数，DCT 7088可以计算并给出两个探头之间的安装间距，根据此间距并结合已设定好的安装方式安装探头。

时差式超声波流量计可用于大多数管道材质，传感器被安装的管材表面必需是平滑的和无锈的表面。安装面所有的腐蚀必需清除，保持裸材，新的管线大多数情况下不需要去除已有的涂层，使用耦合剂确保信号传输通过管道。

对电磁流量计的在线标定

DCT7088采用非插入式外夹持式传感器，因此可直接安装在管外，不影响管内液体的流动，保证无压损、无泄漏测量。可与其他在线安装的电磁流量计或其他流量测量装置进行比对标定，DCT7088采用简单菜单式操作，设置时间更短，使用更方便。其技术指标如下：

■测量范围：±0m/s~15m/s;

■ 精度：测量值的±0.5%;

■灵敏度：±0.3mm/s;

■线性度：±0.1%;

■管径范围：25mm~5000mm;

以某供水公司的一台DN100电磁流量计的运行标定过程为例，采用DCT7088对该电磁流量计进行标定。被测管道外径DN133mm.，管道材质为碳钢，壁厚4mm，管道没有衬里，管内介质为纯净水。DCT7088采用V型安装方式。

依据JJG1033-2008鉴定规程，在不影响正常生产的条件下采用DCT7088超声波流量计作为标准器对电磁流量计进行累计流量的测试，采用1小时为一个测量周期，分别记录流量的测试数据如下表2所示。

表2 累计流量的测试

根据相对示值误差计算公式(1)：

                  (式1)

其中V示——被检电磁流量计的累计流量;

V实——标准器DCT7088的累计流量。

计算得电磁流量计的累计流量相对示值最大误差 = -0.86%，能满足生产对精度要求。利用便携式超声流量计比对使用中流量计，在供水业应用十分普遍，但整个测量系统存在不确定度，因为除超声流量计本身精确度(0.5%)外，还包括流通面积、声程距离、声程角的测量误差等，对于运行较长时间的仪表还需要拆卸采用实验室进行标定。

结语

DCT7088便携式超声波流量计具有精度高、稳定性好、携带方便等优点，作为标准器在工业在线流量标定上得到广泛的应用，对提高生产运行效率具有重要意义。