CJ T 3063-1997 给排水用超声流量计(传播速度差法).pdf

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1、CJ/T 3063-1997 前言本标准“定义与符号”主要参考ISO4006-199l(E/F）封闭管道流体流量测量千名词术语与符号及ANSI/ASME MFC-5M85用传播时闯法超声流量计测量封闭管道中液体流量以本标准“测量原理”，附录B、附录C中Cl、C2采用了JEMIS032 1987用超声流量计测量流量中的有关内容。本标准附录A采用了JJG（建设）0002-94超声流量计检定规程中的第8条第15条。本标准有A、B、C三个附录，其中附录A、附录B为标准的附录，附录C为提示的附录本标准由建设部标准定额研究所提出。本标准由建设部城镇建设标准技术归口单位建设部城市建设研究院归口。本标准由中国

2、计量科学研究院、沈阳市能源标准计量所、电力部电力自动化研究院、康创自il计有限公司北京办事处、唐山汇中仪表有限公司起草本标准主要起草人g程秀贞、吴龙翔、张洪光、霍殿中、柏冬元、张力新。本标准委托中国计量科学研究院负责解释。607 1 范围中华人民共和国城镇建设行业标准给排水用超声流量计（传播速度差法）Ultrasonic flowmeter for p。tablewater and drain water (Transmission speed difference method) CJ /T 3063 1997 本标准规定了以传播速度差法为原理的超声流量计的测量、安装、技术要求等以及试验方法

3、和检验规则。本标准中所规定的流量计适用于测量充满封闭圆管的自来水，工、农业用水，其他给排水，以及其他单相（或可以认为是接近单相的）液体的流量与累积（流量。其他超声流量计也可参照本标准。2 引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文在本标准出版时，所示版本均为有效所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB 6587-2-86电子测量仪辘温度试验GB 6587. 3 86 电子测量仪器湿度试验GB 6587. 7 86 电子测量仪器基本安全试验GB/T 13926. 2-92工业过程测量和控制装置的电磁兼容性静电放电要求GB/T 1392

4、6. 4 92 工业过程测量和控制装置的电磁兼容性电快速瞬变脉冲群要求ZBY 003-84 仪器仪表包装通用技术要求3 术语及其定义和符号3. 1 术语及其定义本标准采用（规定了下列术语及其定义3 ,. 1 超声流量计ultrasonic flowmeter 向流体发射超声信号，在其受到流体流动影响之后再接收此超声债号并将检测结果用于流量测量的计量器具。超声流量计（以下简称流量计通常由一对或几对超声换能帮以下简称换能帮），信号电缆和测量主机所组成，3. 1. 2 测量管measurement section 是安装换能器的一段直管段，其两端面应垂直于管道轴线。对单声路流量计其长度至少为L（见附

5、录C中C2）再加一对换能器的长度。3. 1. 3 （超声）换能帮ultrasonic transducer 中华人民共和国建设部1997-09-19批准1997 12-01实施608 CJ/T 3063一1997是超声能的发射或接收器（也可称传感器），一般由传感元件与无源材料组成。3, 1.4 传感元件transducer element 对电激励产生声波输出或对声激励产生电输出的一个敏感元件。3. 1.5 测量主机secondarydevice 用于操作换能器、测量、数据处理、显示或记录结果的电子设备。3 1.6 夹装式流量计clampon meter 换能器安装在被测流体管道外部的流量计3

6、. , 7斜束diagonalbeam 当换能器被安装得使超声信号斜向穿越管道时超声波柬行进的路线（也称声路。3. 1. 8单路斜束式流量计single-pathdiagonal-beam flowmeter 在一对换能器之间发射超声信号，测量出顺流向与逆流向发射的声波传播郎速度差，并由此计算液体流量及累积流量的流量汁，也称单声路流量计。3. 1. 9多路斜束式流量计multipath diagonal-beam flowmeter 利用与单路斜束式流量计相同原理的一种流量计，但1?;具有多来波，以对受到j干扰的流速分布进行补偿，简称多声路流量计3. 1. 10速度分布修正系数velocity

7、profile co町ectionfactor 流体在传播声路上的平均流速与圆管横截面上平均流速之比，是与雷诺数有关的一个系数。3. 1. 11 传播速度差法transmission speed difference method 超声波在流动的流体中传播时，顺流向与逆流向产生一个传播速度差，这个速度差与流体流速成比例，利用此原理求流体流速的方法。3.2符号本标准所用符号见表lo表1符号序号量符号量纲SI单位I 工作条件下管道的横截面积A L n 2 声速（静止流体中）c LT mis 3 工作条件下的管道直径（内径）D L 宵E4 基本误差E 5 重复性E, 6 质量流量q. MT kg/s

8、 7 体积流量q. L.T m/s 8 传播时间t T s 9 流速v LT m/s 10 超声传播方向与流动方向的夹角a rad II 速度分布修正数K 12 被测流体的密度p ML kg m 4 测量原理本标准规定的流量汁是利用超声波在流动液体中顺流向与逆流向的传播速度差与流体流速成比例609 硝T;JllD;J 1 :l:IT 的关系作为测量原理因此只要测得趣披在流动液体中的传播速度差以求得流体的流速，就可根据圆管的横截面积获得流量与累积流量流量计的测量原理表示在图1中。信号电缆v 业A. 臼 测量管图1流量计的测量原理图下面以时间差法为例推导其流量计算方法。测量主机. 超声波在液体中顺

9、流向与逆流向传播的时间t，与t，分别由公式（1）和（2）确定。传播时间差6t由（3）式确定zt1 = D/(C + Vcosa)sina t2 = D/(C - Vcosa)sina 6t =t, - t, =2DVctga/(C2 -V2cos2） 在常用的流速范围内由于CV2cos2a，所以（3）式可写为26t = 2DVctgIC 超声波传播声路上的平均流速V由（5）式计算2V = &C2/(2Dctga) 管道横截面上平均流速V由（6）式计算z输出. ( 1 ) ( 2 ) . ( 3 ) ( 4 ) . ( 5 ) V=V/K ”. ( 6 ) 根据“式管道横截面上平均流速乘以管道的

10、横截面积A就获得管道内流体的体积流量q.:对多声路流量计z式中.w，一一声路加权积分系数，n一一声路数，q. =AV= （D/4)V （D/4)V/K q. =A l:;W几v，沿声路的平均轴向流速质量流量用（9）式表示z5测量的越要求5. 1 液体q = q p 5. 1. 1 液体在物理上或热力学上是均匀的，单相的或者可以认为是单相的。5. 1. 2 水质g给水浊度小于10000 mg/L，排水悬浮物小于1000 mg/L, 610 . ( 7 ) . ( 8 ) ( 9 ) 5. 1. 3温度，o50或0150。5.2 流体应充满测量管。6安装要求CJ/T 3063一19976. 1 夹

11、装式流量计换能器的安装参照附录C或使用说明书进行。6.2 测量管内壁应清洁，无明显凹坑、积垢和起皮g其内径的圆度误差应小于流量计基本误差限的1/5。6. 3 带测量管的流量计测量管中心轴线与直管段中心轴线偏离应小于3；法兰连接处的密封垫圈压紧后不应突入管内。6. 4 流量计测量管的上下游侧应设置定长度的直管段，单声路流量计所要求的最短直管段的长度参照附录B,6.5 测量主机按使用说明书的要求放置和连接。6.6对有特殊要求的流量计应按使用说明书的要求进行安装。7技术要求7, 1 流量计应符合本标准规定的要求并按规定程序批准的图样和设计文件进行制造。7.2 流量计的准确度等级、重复性应符合表2的规

12、定。表2流量计的准确度等级、重复性要求准确度等级o. 5 J. 0 I 5 (2. 0) 基本误差限E，%士0.5 士.0 士！.5 士2.0重复性且，%.; 0. 3 250mm,VSD 90弯头lJOD tIOD tSOD T字形弯头130D 卢引渐扩管 .可渐缩管-a 仨;sb n t30D lJOD 阀门流量调节阀在上游流量调节阀在下游泵注g表中的D为管道内径616 CJ/T 3063-1997 附录C（提示的附录）夹装式流量计换能器的安察C1 安簇方式的选择安装方式有Z法、V法及X法，如图Cl。、T、J ， f , 、，、，、爽、4、，、，Z法V法X法图Cl流量计换能器安装方式表Cl

13、声速与水温的关系表温度，声速，mis温度，声速，m/s温度，声速，m/s。I 402 74 I 1407.71 2 I 412. 57 3 1 417 32 4 1 421, 96 5 I 426. 50 6 1 430. 92 7 1 435. 24 8 1 439. 46 9 1 443. 58 10 1447.59 11 1 451. 51 12 1 455. 34 13 ! 459 07 14 1 462 70 15 1 466. 25 16 1 469 70 17 1 473 07 18 1476.35 19 1 479. 55 20 1 482. 66 21 1 485. 69 2

14、2 1 488 63 23 1 491 50 24 1 494. 29 25 1 497. 00 26 1 499 64 27 1 502 20 28 1 504. 68 29 1 507 10 30 1 509 44 31 1 511. 71 32 1 513. 91 33 1 516. 05 34 1 518. 12 35 1 520. 12 36 1 522. 06 37 1 523. 93 38 1 525. 74 39 1 527. 49 40 1 529. 18 41 1 530. 80 42 1 532. 37 43 1 533. 88 44 1 535. 33 45 1 536

15、 72 46 1 538. 06 47 1 539 34 48 1 540. 57 49 1 541. 74 50 1 542. 87 617 CJ/T 3063 1997 C2安装距离计算c2. 1 确定以下参数a）介质温度、声波的入射角bl管道内径、管壁厚度及材质的声速（水中声速与水温关系列于本附录表Cl中）c2. 2换能器安装距离的计算安装距离L是发射与接收平面中心间的直线距离即轴向距离，L与换能器的安装方式有关。以下就常用的Z法、V法、X法分别列出计算公式。c2. 2. 1 流量计的换能器按Z法安装时，L按公式Cl）至（C4）计算。, =21, + l, ( Cl ) l, =8tgl

16、1,( CZ ) Dtgl1（ C3 ) 计算L时，如已知G、C1,C，则可根据公式（C4l求得矶、“一般。由厂家给出sinl10/C0 = sinl11/C1 = sinl1/C 式中各量见图CZ:8一管壁厚zD一一管内径311, 声波入射至管外壁的入射角$11, 声波在管壁中的折射角g。一声波在流体中的折射角sc，声i皮在声模中的声速指纵波）; c，管壁中的声速（一般指横波）；c一流体中的声速。c2. 2. 2 流量汁的换能器按V法安装时，L按公式化5）计算。L = 2(11 + /2) 式中各量见图口，l,l，分别按公式（C2l、C3l计算ec2. 2. 3 流量计的换能器按X方式安装时

17、，L按公式（C6l计算。L = 211十l,式中各量见图C4。图CZ618 L 图C3( C4 ) . ( cs ) ( C6 l 国也CJ /T 3063 1997 图C4C3 定位定位的方法采用纸带包绕法或者按照说明书。C4 安装c4. 1 在具体安装换能器时z一般计算出L后，在管道上划线定位，以便准确地安装。也可用坐标纸剪成宽为L的长条，围在管壁上，使纸长等于周长，然后对折，定出换能器的位置。也可参照使用说明书的推荐方法执行。c4. 2 在已定的安装位置附近（比换能器约大一倍的面积）应将管壁上的油漆铁锈、污垢等除净，然后擦净露出金属，并应无凸凹不平。c4. 3 在换能器表面均匀涂以桐合剂，将换能器上标志对准安装位置，使其发射面与管壁紧密接触。c4. 4 用紧固件将换能器固定在管道上。619