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中國自20世紀70年代以來，在水行業(yè)中對水計量中流量計的選擇通過無數(shù)經(jīng)驗的實踐中，目前大多數(shù)都比較認可管段式電磁流量計，到了21世紀以后，基本上定型了管段式電磁流量計，中國水協(xié)設備委也發(fā)布在全國水司中目前管段式電磁流量計占有75%以上的市場，主要用于自來水水廠及原水計量環(huán)境。但是隨著這幾年對于漏損率控制的要求，城市自來水管網(wǎng)中對于流量計的需求越來越多，而城市管網(wǎng)中管道上安裝流量計比水廠中復雜的多。因此，插入式流量計被大家所選擇，其中插入式超聲波流量計尤其在插入式類流量計中獨樹一幟，此文給大家一個全新的認識和解決方案。

關(guān)鍵詞  漏損率  自來水管網(wǎng) 分區(qū)計量  插入式流量計 插入式超聲波流量計

一、引言

根據(jù)國家水十條要求，2020年前各地區(qū)水司漏損率要求降低到10%以下，這個目標將要求供水企業(yè)通過多種方式方法來解決漏損問題，精準計量將是其中重要的方法之一。2018年國家又修訂了新版的“城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)漏損控制及評定標準”CJJ92-2016，這也是達到節(jié)水型城市的基本要求,其中第4.4條款明確要求進行分區(qū)計量管理。而城市管網(wǎng)中管道的位置錯綜復雜，需要安裝計量節(jié)點的選擇比較困難，有的在野外，計量及遠傳監(jiān)控設備供電比較困難，成本非常高；有的在道路上，施工時間不允許太長，作業(yè)面不能太大。在主各級分區(qū)大口徑管道上停水破管安裝計量基本無法實現(xiàn)。因此自來水公司對于在1級和2級管網(wǎng)中大于DN300的管道上一般采取選用既不需要停水破管安裝的插入式流量計，也不需要市電供電的電池供電的流量計，且也必須保證高精度，長期穩(wěn)定性，量程比較高的流量計，通過幾年的實踐和應用，西門子插入式超聲波流計脫穎而出，成為在此應用場合中的佼佼者！

二、超聲波流量計的原理及分類

超聲波流量計根據(jù)它的原理不同分為時差式和多普勒式，多普勒式是專門測量污水或者有顆粒懸浮介質(zhì)時使用的，根據(jù)懸浮物或者氣泡反射的頻率發(fā)生的偏移量與介質(zhì)流量成正比來測量管道內(nèi)流量的，由于不是我們此次專題自來水行業(yè)內(nèi)應用，在此不展開討論。而時差式超聲波流量計的原理是根據(jù)聲波在流體中順流和逆流傳播的時間差與流體流速成正比這個原理來測量流體流量的，主要用于水行業(yè)，西門子插入式超聲波流量計就是用這個原理流。速沿管道分布圖：

超聲波在流體中傳播，當傳播方向與流體流向一致時，即從點A向點B順流傳播，其傳播時間小于聲波在流體中逆流傳播的時間（從B點向A點）。順逆流傳播的時間差與管道中的流體流速有關(guān)。

測量原理

SITRANS F US SONOFLO 流量計的兩個超聲換能器與管道軸線成θ角安裝。換能器作為超聲信號的發(fā)射和接收裝置。測量結(jié)果由超聲信號順逆流傳播時間決定。其測量原理可由下式表示：

v = K x（tA，B - tB，A）/（tA，B x tB，A）= K x Δt/t

v = 平均流速  

t = 傳播時間  

K = 流量比例系數(shù)

注：測出短時間間隔內(nèi)順逆流傳播的延遲時間，則流體的粘度和溫度對測量精度均無影響。 

超聲波流量計根據(jù)換能器的安裝方式不同又可分為管段式超聲波流量計，插入式超聲波流量計和外夾式超聲波流量計以及便攜外夾式超聲波流量計。其中管段式超聲波流量計安裝方式跟管段式電磁流量計完全一樣，法蘭安裝于管道上，實現(xiàn)計量的目的，沒有替代的必要。而插入式超聲波流量計由于其不需要停水破管安裝，其價格也不隨固定管段式流量計口徑增加而加大，且換能器在插入管道內(nèi)壁，其聲波信號只經(jīng)過水直接傳播，而不通過管壁和內(nèi)襯反射，測量不受管壁和內(nèi)襯影響。西門子插入式超聲波流量計的測量原理中不受水溫變化的影響，無需進行溫度補償，避免了通常超聲波流量計需要溫度補償帶來的不確定性。該型號超聲波流量計有電池供電方式與市電供電2種方式可選，需要的安裝空間非常小，不需要太大的作業(yè)面。因此更適應在城市水管網(wǎng)中使用。

三、用好插入式超聲波流量計的關(guān)鍵點

1、流量計儀表本身的高質(zhì)量，換能器的穩(wěn)定性和高精度，聲波發(fā)生器壓電晶體的長久抗疲勞性能，變送器的抗干擾性能和信號拾取分辨等等都決定了插入式超聲波流量計性能，西門子插入式超聲波壓電晶體采用美國軍工聲納材料，變送器保證了高精度和寬量程比，高穩(wěn)定性及高可靠性。

  

 流量計安裝夾具專利號：ZL201620112966.9

 流量計安裝裝置專利號：ZL201520821582.X

3、溫度的影響

  聲波在不同溫度介質(zhì)中速度是不同的，因此一般超聲波流量計由于對于溫度的影響無法避免，造成季節(jié)變化甚至每天早晚溫度的變化帶來非常大的誤差，科學表明一般10°C會引來誤差 2%左右，因此冬夏季節(jié)變化會帶來誤差，雖然后來有些 有溫度補償措施，但是仍然不能滿足用戶對于高精度性能的要求。而西門子插入式超聲波流量計的特殊專利技術(shù)，使介質(zhì)溫度變化對我們的超聲波流量計精度沒有影響，季節(jié)變化，場合變化對于該流量計沒有影響。

4、介質(zhì)中小氣泡影響造成輸出信號突變

  插入式超聲波發(fā)射和接受聲波時，是一條波束，一般俗稱線速度，如果波速中碰到水中小氣泡，實際上是介質(zhì)從水變成了氣體，普通的超聲波流量計是無法判斷，即測不到傳播速度，就會造成輸出信號突變，而西門子超聲波流量計變送器中采用了智能的判斷模塊電路，可以自動判斷小氣泡的影響，濾除突變輸出，使用戶信號輸出保

5、獨特的市電供電及電池供電無縫切換技術(shù)

西門子插入式超聲波流量計超越普通超聲波流量計的供電技術(shù)，可以單獨3.6V電池供電，也可以單獨AC220V供電，當市電供電，電池備份方式時，市電與電池供電模式可安全無縫切換，更適合在不同供電場合下使用，以方便用戶選用。

6、西門子擁有全球領先的便攜外夾式超聲波流量計核查表（原美國康創(chuàng)公司產(chǎn)品），在國內(nèi)眾多省市級等計量院作為標準核查設備�？梢詫Π惭b在現(xiàn)場的插入式超聲波流量計進行現(xiàn)場核對，讓用戶可以放心使用，對數(shù)據(jù)的準確性更加有信心。

   

          現(xiàn)場核查比對

四、西門子插入式超聲波流量計的應用及實踐

1、行業(yè)內(nèi)伙伴曾使用了插入式電磁流量計進行 DMA 計量量檢測，沒有達到預期效果。得知西門子插入式超聲波流量計使用效果明顯，徑協(xié)商后需要我們提供一臺到開封水大流量站進行比較，校準的結(jié)果顯示所有點誤差全部在±0.5%范圍內(nèi)。以下是在國家水大流量計量站的檢測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場照片。

檢測數(shù)據(jù)顯示西門子插入式超聲波流量計的測量流速超過一半是在低流速狀態(tài)下測量，而且精度、線性表現(xiàn)優(yōu)秀，即使在0.05米/秒低流速下也能保證高精度測量。下表中校準精度是此臺流量計的實際精度，可達到±0.5%。插入式超聲波流量計與管段式超聲波流量計的測量方式完全一樣，優(yōu)越的性能可以讓每個用戶體驗到精準計量帶來的成就感。

2、清華大學合肥生命線工程

地下管網(wǎng)猶如城市看不見的“血管”，保養(yǎng)維護十分重要。如何才能保障地下管網(wǎng)運行得安全、順暢，清華大學合肥公共安全研究院承接了合肥市城市生命線工程安全運行監(jiān)測系統(tǒng)項目，總投資30億元，對合肥市區(qū)范圍內(nèi)的52座公路橋梁、近2000公里的燃氣、供 水、排水和熱力等地下管網(wǎng)進行實時安全監(jiān)測，目前項目一期已建設完成并投入運營，取得良好效果。項目二期已完成方案設計即將開始實施。

一期項目中供水管網(wǎng)安全監(jiān)測范圍包括合肥市北城區(qū)供水管網(wǎng)53.35公里、一環(huán)周邊老城區(qū)部分管網(wǎng)約157公里、省政務中心周邊的供水管網(wǎng)約100公里、市政務中心周邊的供水管網(wǎng)約100公里、肥西縣供水區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)約125公里、董鋪水庫-五水廠-四水廠、龍河口水庫-磨墩水庫-七水廠的原水管道及新三水廠的主出水管道約176.2公里、過河或過橋裸露管道管網(wǎng) 1.9公里、淝河路DN1200供水管道約0.65公里。通過對管網(wǎng)中特征參數(shù)的實時監(jiān)測、分析評估運行狀態(tài)，發(fā)展態(tài)勢及潛在風險，為公共設施安全預警，應急處置提供數(shù)據(jù)支持和科學決策依據(jù)。

由清華大學社會公共安全研究院總包的合肥生命線工程一期使用15套雙聲道插入式超聲波流量計，從DN600～ DN1400，使用效果良好，南京惠然獨特的小尺寸安裝專利技術(shù)，在儀表井制作費用就節(jié)省了近百萬土建費用。

二期DN300～DN1800目前使用了108套雙通道插入式超聲波流量計，后期項目仍在繼續(xù)。安裝調(diào)試結(jié)束后采用西門子便攜式超聲波流量計進行每個安裝點核查，精度和穩(wěn)定性都達到了設計要求。

以下選擇其中最為關(guān)鍵的主管道上自出廠到下游安裝點的流量計進行比對檢測，不同原理儀表和不同位置，在同一根管道上安裝檢測：

主管網(wǎng)安裝順序如下圖：每個安裝點相隔十多公里，每個點3臺表。

主管網(wǎng)上西門子插入式超聲波流量計共安裝10臺，以下三臺是非常溢洪道安裝點，一臺DN1200，一臺DN1400，一臺DN1600，具體數(shù)據(jù)如下：

 

DN1200 在線核查數(shù)據(jù)：

核查時間 2018/9/29，西門子核查表 FUP1010 證書號：180412313  

DN1400 在線核查數(shù)據(jù)：

核查時間 2019/2/13，西門子核查表 FUP1010 證書號：180412313

DN1600 在線核查數(shù)據(jù)：

核查時間 2019/2/13，西門子核查表 FUP1010 證書號：180412313

合肥自來水公司管網(wǎng)DMA分區(qū)計量插入式超聲波流量計公開招標中我們再次中標43套以下是部分現(xiàn)場照片：

3、寧波鄞州供水公司

2016年3月份，寧波鄞州供水公司向我司采購一套雙通道流量計，用于一條DN300的分區(qū)計量點，要求帶壓安裝，測量精度高于±1.0%，此管道位置在跨河道上。結(jié)果安裝位置可靠準確，測量穩(wěn)定，精度達到用戶要求。

時間：2019-5-22