一、概述

江苏省宝应县 2015 年度小型农田水利重点县工程位于氾水镇、鲁垛镇、小官庄镇，投资 3005.59 万元。主要建设内容：（1）水源工程：灌溉泵站新建 40 座；拆建 1 座、更新机组 41 台套，总装机功率 1120kW；（2）排涝工程：排涝泵站新建 14 座，拆建 2 座，更新机组 17 台套,总设计流量 9.4m3/s，总装机功率 645kW；排水涵闸新建 25 座、改造 23 座；（3）高效节水及渠系建设：渠道衬砌 14.32km, 配套渠系建筑物 1933 座；微灌 430 亩。工程建成后，将增加有效灌溉面积 2.77 万亩，增加节水灌溉面积 2.48 万亩，灌溉水利用系数提高到 0.65, 渠系水利用系数达到 0.70 以上，项目区粮食生产能力提高 10%，项目区农民人均增收近百元。

按照新时期“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”的治水思路，在近几年的工程设计中，宝应县增加了节水工程内容，与建筑工程做到同步设计、同步施工、同时完成、同时发挥效益。

二、超声波流量计原理

超声波流量计是一种新型流量计，它分为能动型和被动型两大类。能

动型根据工作原理不同又可分为速度差法（超声波在顺流与逆流中传播速度之差与介质流速有关）、射束位移法（在流体中传播的超声波束会因流体的流动而产生偏移，此方法宜测高速流体的流量，准确度较低）和多普勒效应法（对液体中心的悬浮物连续发射超声波，测量与流束有关的反射波的频率移动）。

超声波在顺流与逆流中传播速度之差与介质流速有关，测得介质流速即可得出流量。超声波在顺、逆流中传播情况如图 1 所示。测定传播速度差的方法很多，主要有时间差、相位差和频率差等方法。超声波在管壁间的传播轨迹如图 2 所示。

1.流量公式（时间差法）

设静止流体中的声速为 c，流体流速为 v，流体静止时超声轨迹与管道轴线之间的夹角为 θ, 管道直径为d，则：

存在的问题：①声速 c 受介质温度、密度等变化的影响，且声速的温度系数并非常数，当声速变化时，由此产生的流量测量的相对误差将等于声速相对误差的两倍；②时间差 Ar 的数量级很小。例如：D=300mm，v=1.33m/s，c=1500m/s，θ=20°时，△t=1×10-6s。如果要保证 1%的准确度，则要求测量时间差△t 达到 0.01μs 的准确度，所以对电子线路的要求很高，并且限制了测量流速的下限。时间差法超声波流量计原理如图 3 所示。

三、超声波流量计安装

1.选择流量测量点为保证测量精度和稳定性，传感器的安装点应选择在流场分布均匀的直管段部分（正常使用时管道中必须充满液体），必须遵循以下原则：

（1）选择满管的位置，如垂直管段（流体向上流动）或水平管段。

（2）安装点应选择上游大于 10 倍直管径、下游大于 5 倍直管径以内无任何阀门、弯头、变径等均匀的直管段，安装点应充分远离阀门、泵、高压电和变频器等干扰源。

（3）避免安装在管道系统的最高点或带有自由出口的竖直管道上（流体向下流动）。

（4）对于开口或半满管的管道，流量计应安装在 U 型管段处。

（5）两个传感器必须安装在管道轴面的水平方向上，并且在轴线水平位置±45°范围内，以防止上部有不满管、气泡或下部有沉淀等现象影响传感器正常测量。如果受安装地点空间的限制而不能水平对称安装时，可在保证管内上部分无气泡的条件下，垂直或有倾角地安装传感器。

2.超声波流量计安装

超声波流量计安装时，需将管外壁打磨光滑，擦上硅油，使其接触良好即可。

超声波流量计实际测定的是流体速度，它受速度分布不均的影响，故要求变送器前后分别有 10D （D 为管道外径）和 5D 的直管段长度。

四、超声波流量计设置

超声波流量计在安装完成后，需进行初始设置，主要是管道外径、管壁厚度、管内径、管道材质类型选择、流体种类、传感器类型、传感器安装方式、传感器安装间距、参数固化及设置、阻尼系数等。初始设置数据需与实际状况一致，否则得不到正确数值。

五、结语

超声波流量计属于非接触式测量仪表，对流体流动无干扰、无阻力，不产生压力损失；受介质物理性质的限制比较少，适应性较强。它可用于高温、高压、防爆、强腐蚀性、黏性、非导电、浑浊度大的液体的流量测量，而且准确度高；量程比较宽，可达 5∶1；输出与流量之间为线性；安装方便。其缺点是当液体中含有气泡或有噪声时，会影响声波传播；结构复杂，成本高。

2016 年 4 月，宝应县在 20 座ZLB350 灌溉泵站出水管道上安装了TDS-100 型超声波流量计，目前运行正常。在重点县工程中安装超声波流量计，能达到以下几个目标：为实现全县灌溉水实时计量提供数据，为实行灌溉水按方收费提供数据支持，为水价改革提供数据支持，为反算泵站工程效率提供数据支持，为节水工程实施效果评价提供相关参数.