上海團(tuán)標(biāo)《上海城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電磁流量計在線校核 超聲互相關(guān)法 技術(shù)規(guī)程》的草案
上海城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電磁流量計在線校核技術(shù)要求-20230907征求意見稿.docx|
CCS |
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超聲互相關(guān)法 技術(shù)規(guī)程 Technical specifications for Shanghai Urban drainage system electromagnetic flowmeter online calibration by cross correlation method |
前言............................................................................ II
1 范圍.......................................................................... 3
2 規(guī)范性引用文件................................................................ 3
3 術(shù)語和定義.................................................................... 3
4 基本要求...................................................................... 3
4.1 一般要求.................................................................. 3
4.2 標(biāo)準(zhǔn)表要求................................................................ 3
4.3 校核流程要求.............................................................. 4
4.4 安全作業(yè)要求.............................................................. 4
5 校核預(yù)評估.................................................................... 4
5.1 電磁流量計評估............................................................ 4
5.2 現(xiàn)場實施條件評估.......................................................... 4
6 設(shè)備安裝...................................................................... 5
6.1 安裝方式.................................................................. 5
6.2 安裝位置.................................................................. 5
6.3 安裝方向及深度............................................................ 5
7 數(shù)據(jù)校核...................................................................... 5
7.1 示值誤差校核.............................................................. 5
7.2 重復(fù)性.................................................................... 6
7.3 不確定度.................................................................. 6
7.4 數(shù)據(jù)獲取.................................................................. 6
7.5 校核周期.................................................................. 6
附錄A（資料性） 校核報告數(shù)據(jù)記錄表.............................................. 7
附錄B（資料性） 插入式超聲波互相關(guān)流量計安裝.................................... 8
附錄C（資料性） 標(biāo)準(zhǔn)表測量原理................................................. 10
為推動上海城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電磁流量計在線校準(zhǔn)準(zhǔn)確度提升，降低城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)復(fù)雜工況下的操作要求和周期要求，加強電磁流量計產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)和校準(zhǔn)的工作指引和精細(xì)化、精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，參考有關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真總結(jié)實踐經(jīng)驗，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，編制本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。
本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。
本標(biāo)準(zhǔn)的某些內(nèi)容可能直接或間接涉及專利，本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任，對所涉專利的真實性、有效性和范圍無任何立場。
若標(biāo)準(zhǔn)中涉及必不可少的專利，編制單位承諾已確保專利權(quán)人或者專利申請人同意在公平、合理、無歧視基礎(chǔ)上，免費許可任何組織或者個人在實施該標(biāo)準(zhǔn)時實施其專利。本標(biāo)準(zhǔn)由上海市排水行業(yè)協(xié)會歸口管理。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司、上海鉑爾怡環(huán)境技術(shù)股份有限公司。
本標(biāo)準(zhǔn)主要參編單位：上海市排水管理事務(wù)中心、上海市城市排水有限公司、上海城投污水處理有限公司、上海市政工程設(shè)計研究總院(集團(tuán))有限公司、中交上海航道勘察設(shè)計研究院有限公司、長江生態(tài)環(huán)保集團(tuán)有限公司。
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：黃慰忠、肖震、戴勇華、劉晨陽、豐強強、張愛平、朱弋、潘煒、李濱、謝宇銘、王堅、王強、孫勇、吳坤明、倪志輝、王湘月。
本標(biāo)準(zhǔn)主要審查人員：戴孫放、陳洪、袁景淇、劉建勇、尹軼夙、陳璐偉、王靖。
本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。
本規(guī)程規(guī)定了城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電磁流量計的基本要求、校核預(yù)評估、設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)校核。
本規(guī)程適用于采用插入式超聲波互相關(guān)法對城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中管徑范圍為100 mm ~3000 mm的電磁流量計進(jìn)行在線校核。排水系統(tǒng)中其他類型流量計的在線校核可參照本規(guī)程執(zhí)行。
下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。
GB/T 18659-2023 封閉管道中流體流量的測量 電磁流量計使用指南
CJ/T 364-2011 管道式電磁流量計在線校準(zhǔn)要求
JB/T 9248 電磁流量計
3.1
電磁流量計 magnetic flow meter
產(chǎn)生一個垂直于流動方向的磁場，利用導(dǎo)電流體在磁場中運動所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓Uv推導(dǎo)出流量的流量計。
[來源：GB/T 18659-2023，3.1]
3.2
標(biāo)準(zhǔn)表 standard meter
精度優(yōu)于電磁流量計或與之相當(dāng)，可用于電磁流量計校核的流量表計。
3.3
標(biāo)準(zhǔn)管段 standard pipeline
與流量計相聯(lián)接的、適合標(biāo)準(zhǔn)表安裝的、尺寸已知且穩(wěn)定的一段平直管道。
3.4
超聲波互相關(guān)在線校核方法 ultrasonic cross-correlation online calibration method
標(biāo)準(zhǔn)表采用超聲波互相關(guān)技術(shù)，使流體在相同時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)表和電磁流量計，比較兩者的輸出流量值，從而確定電磁流量計計量精度的校核方法。該方法也可用于其他型式流量計的在線校準(zhǔn)。
4.1.1 電磁流量計在線校核完成后應(yīng)出具校核報告，校核報告中校核報告應(yīng)包括校核數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)方法和校準(zhǔn)結(jié)果等內(nèi)容。
4.1.2 電磁流量計校核過程中應(yīng)對校核數(shù)據(jù)和校核處理結(jié)果進(jìn)行記錄，校準(zhǔn)記錄表參考格式見附錄A。
4.1.3 電磁流量計的校核周期宜由被校單位根據(jù)實際使用情況確定，但不宜超過2年。
4.2.1 標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)具有CMA或CNAS認(rèn)證的有效檢定證書。
4.2.2 標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場安裝、使用條件來進(jìn)行選擇，測量范圍能夠滿足現(xiàn)場流量要求。
4.2.3 標(biāo)準(zhǔn)表的基本誤差應(yīng)優(yōu)于±0.5％，測量誤差應(yīng)小于1%。
電磁流量計的在線校核步驟應(yīng)包括：校核預(yù)評估、校核設(shè)備安裝、數(shù)據(jù)校核和校核報告出具。
4.4.1 電磁流量計在線校核項目開始前應(yīng)建立健全的項目安全管理制度、安全操作規(guī)程，并制定火災(zāi)、爆炸、中毒、窒息、觸電、跌落外傷、中暑等事故應(yīng)急救援預(yù)案，事故發(fā)生后，應(yīng)立即按照救援預(yù)案啟動救援。
4.4.2 踏勘、安裝及操作等工作應(yīng)實行作業(yè)前工作交底制度，并應(yīng)對從事踏勘、安裝及操作的作業(yè)人員進(jìn)行安全作業(yè)與相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)。
4.4.3 在進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、設(shè)備安裝、調(diào)試校準(zhǔn)等操作時應(yīng)配置不少于3名工作人員，其中必須至少包含1名安全員，負(fù)責(zé)現(xiàn)場安全防護(hù)事項。
4.4.4 在進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、設(shè)備安裝、調(diào)試校核等操作時，應(yīng)配備必要的防護(hù)設(shè)備與用品。
4.4.5 在進(jìn)行管道焊接、開孔等危險作業(yè)時須由專業(yè)的電焊工進(jìn)行操作。
4.4.6 在室外作業(yè)不宜在雷雨等惡劣天氣作業(yè)；夜間作業(yè)時，應(yīng)在作業(yè)區(qū)域周邊明顯處設(shè)置警示燈；作業(yè)完畢，應(yīng)及時清除障礙物。
5.1.1 電磁流量計應(yīng)有出廠或前次的校準(zhǔn)或檢定證書，進(jìn)行電磁流量計校核工作前應(yīng)根據(jù)GB/T 18659的相關(guān)規(guī)定對電磁流量計的安裝設(shè)計和性能進(jìn)行評估，并檢查流量計是否正常工作和轉(zhuǎn)換器中影響計量準(zhǔn)確度關(guān)鍵參數(shù)的輸入是否正確。
5.1.2 電磁流量計評估試驗中應(yīng)確保試驗管道中液體均勻穩(wěn)定流動，避免擾動引起的局部速度急劇波動。
5.1.3 電磁流量計傳感器應(yīng)單獨正確接地，且接地電阻小于10 Ω或符合生產(chǎn)廠家特定的要求。
5.1.4 電磁流量計應(yīng)滿足下列要求：
a) 在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級滿足JB/T 9248的要求；
b) 重復(fù)性誤差不超過基本誤差限絕對值的1/2；
c) 零點漂移不超過基本誤差限的絕對值。
5.2.1 安裝管道直徑應(yīng)在100 mm ~3000 mm區(qū)間內(nèi)，管道材質(zhì)可為碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鋼筋混凝土、PE熱熔管等。
5.2.2 現(xiàn)場校核區(qū)域操作溫度應(yīng)在-20℃~50℃（在防爆一區(qū)-20℃~40℃）區(qū)間內(nèi)。
5.2.3 安裝管段實際流速不應(yīng)小于0.05 m/s，管道壓力應(yīng)小于4 bar。
5.2.4 待測液體的顆粒物濃度需要在5-40000mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)。
5.2.5 校核現(xiàn)場應(yīng)具備滿足校核要求的標(biāo)準(zhǔn)管段，標(biāo)準(zhǔn)管段選擇應(yīng)滿足下列要求：
a) 選擇的流量計上、下游的直管段內(nèi)壁應(yīng)清潔、無明顯凹痕、積垢和起皮等現(xiàn)象；
b) 避開可能產(chǎn)生不滿管、電磁干擾、外部管壁銹蝕嚴(yán)重以及管道內(nèi)部可能有結(jié)垢的位置；
c) 管道外壁銹蝕無法避免，對安裝位置進(jìn)行清理，應(yīng)保證管壁上的油漆、鐵銹、污垢等完全清理，露出管道材質(zhì)，并打磨光滑。
d) 標(biāo)準(zhǔn)管段與電磁流量計直接串聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)管段長度應(yīng)滿足下列要求，無法滿足時，應(yīng)增加傳感器數(shù)量進(jìn)行疊加擬合。
1) 標(biāo)準(zhǔn)表上游長度不低于管徑的5倍；
2) 標(biāo)準(zhǔn)表下游長度不低于管徑的3倍。
6.1.1 標(biāo)準(zhǔn)表安裝時應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場運行是否具備斷水作業(yè)條件選擇作業(yè)方式。當(dāng)不具備斷水作業(yè)條件時，可依據(jù)下列步驟采用不斷水作業(yè)的方式進(jìn)行安裝：
a) 將焊接件或密封件固定至待開孔管道相應(yīng)位置；
b) 接上球閥后，擰入帶壓密封開孔器進(jìn)行開孔；
c) 開孔后退回鉆頭并關(guān)閉球閥，擰出開孔器；
d) 打開球閥，同時插入傳感器，調(diào)節(jié)安裝深度與角度。
6.1.2 超聲波傳感器、帶壓密封開孔器、傳感器固定件等與管道管徑尺寸應(yīng)相匹配。
6.1.3 帶壓密封開孔器應(yīng)根據(jù)管道材質(zhì)選擇不同的固定方式，常規(guī)管道固定方式如下：
a) 無焊接條件下，可選用與管道管徑尺寸相匹配的抱箍進(jìn)行固定；
b) 碳鋼與鑄鐵管道宜使用焊接件進(jìn)行固定；
c) 鋼筋混凝土與PE熱熔管宜使用密封件進(jìn)行抱箍固定。
6.1.4 帶壓密封開孔器安裝附件示意圖見附錄B.1。
6.1.5 鋼筋混凝土管道進(jìn)行開孔前應(yīng)采用金屬探測器進(jìn)行探測，避開鋼筋位置。
6.1.6 對于非滿管流態(tài)的流量計在線校核應(yīng)在互相關(guān)流速傳感器基礎(chǔ)上加裝液位傳感器，液位傳感器安裝位置示意圖見附錄B.2。
6.2.1 標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)串聯(lián)安裝在電磁流量計上游側(cè)或下游側(cè)，串聯(lián)安裝示意圖見附錄B.3。
6.2.2 標(biāo)準(zhǔn)表傳感器在管道上的安裝位置，應(yīng)與管道橫截面中垂線夾角在45°-135°以內(nèi)，并應(yīng)滿足下列要求，示意圖見附錄B.4：
a) 傳感器探頭低于最低液面；
b) 待測管道頂部存在氣泡或管底存在鐵銹等雜質(zhì)淤積時，標(biāo)準(zhǔn)表的安裝角度避開管頂和管底；
c) 管底淤積較多且未知淤積高度時，標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計，從管道頂部垂直向下安裝，示意圖見附錄B.5。
標(biāo)準(zhǔn)表傳感器與管壁應(yīng)垂直安裝，并滿足下列要求，安裝方向及深度示意圖見附錄B.6。
a) 傳感器的流速測量窗口應(yīng)正對來水方向；
b) 傳感器深入管道內(nèi)壁宜為約12 mm使流速測量窗口完全露出管內(nèi)壁。
A
7.1 一般要求
電磁流量計數(shù)據(jù)校核應(yīng)包括示值誤差、重復(fù)性和不確定度等主要校核指標(biāo)。
7.2.1 流量計校核項為同時段內(nèi)的電磁流量計與標(biāo)準(zhǔn)表在一段時間內(nèi)的累計流量，流量數(shù)值可采用表頭直接讀取或采用瞬時流量求累積，計算原理和方法見附錄C。
7.2.2 根據(jù)現(xiàn)場不同工況確定校核流量點，流量點一般選擇3~5個，每個流量點校核3次。
7.2.3 每次校核時，同時讀取并記錄流量計和標(biāo)準(zhǔn)表的示值。若讀取的數(shù)值為瞬時值，應(yīng)至少讀取20個數(shù)值，取其平均值；若讀取的數(shù)值為累積值，讀取至少20分鐘的累積值。相對示值誤差可按公式（1）計算。
···························································· (1)
式中：
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第i個流量點第j次校核時電磁流量計示值誤差； |
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— |
第i個流量點第j次校核時電磁流量計示值； |
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第i個流量點第j次校核時標(biāo)準(zhǔn)表示值。 |
7.2.4 當(dāng)電磁流量計在各流量點的讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)表的示值誤差在電磁流量計的標(biāo)稱精度范圍以內(nèi)，且滿足5.1.4的要求時可判定電磁流量計工作狀態(tài)合格。
7.3.1 電磁流量計應(yīng)將所有流量點重復(fù)性最大值作為電磁流量計的重復(fù)性，其重復(fù)性應(yīng)滿足JB/T 9248的相關(guān)規(guī)定。
7.3.2 重復(fù)性試驗可與示值誤差試驗同時進(jìn)行。
7.3.3 各流量點重復(fù)性可按公式（2）計算。
···················································· (2)
式中：
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用示值百分?jǐn)?shù)表示的電磁流量計重復(fù)性； |
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第i個流量點n次測量中電磁流量計示值流量的算術(shù)平均值； |
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校核試驗次數(shù)。 |
7.4.1 電磁流量計校核過程中應(yīng)對校準(zhǔn)結(jié)果示值誤差、重復(fù)性的不確定度進(jìn)行評定。
7.4.2 示值誤差、重復(fù)性的不確定度應(yīng)按照CJ/T 364-2011中附錄D規(guī)定的評定方法進(jìn)行評定。
B
A.1 流量計互相關(guān)法在線校核記錄表見表A.1。
表A.1 流量計互相關(guān)法在線校核記錄表
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基本信息 |
委托方 |
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通訊地址 |
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委托日期 |
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聯(lián)系人 |
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聯(lián)系方式 |
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被校儀表 |
名稱 |
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型號 |
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序列號 |
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制造商 |
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規(guī)格 |
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標(biāo)準(zhǔn)表 |
變送器名稱 |
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型號 |
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序列號 |
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流速傳感器 |
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型號 |
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序列號 |
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液位傳感器① |
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型號 |
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序列號 |
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傳感器安裝位置： |
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管段信息 |
管道外徑 |
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管道壁厚 |
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管道材質(zhì) |
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襯里材質(zhì) |
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襯里壁厚 |
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外壁清潔 |
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平直度長度 |
上游方向： 下游方向： |
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滿管/非滿管 |
口滿管 口非滿管 沉積厚度： 管頂氣泡： |
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懸浮物濃度② |
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介質(zhì)類型 |
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介質(zhì)溫度 |
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校核記錄 |
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基本信息 |
校核日期 |
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操作人 |
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聯(lián)系方式 |
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校核間隔 |
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平衡時間 |
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序號 |
被校儀表讀數(shù)Q被校 |
標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)Q標(biāo)準(zhǔn) |
示值誤差 |
重復(fù)性 |
不確定度 |
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口m³/h 口l/s |
口m³/h 口l/s |
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備注 |
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①為當(dāng)管道為非滿管流態(tài)時可能需要使用液位傳感器。 ②為顆粒物濃度需要在5-40000 mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)。 |
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C
A
附錄B
（資料性）
插入式超聲波互相關(guān)流量計安裝
B.1 插入式超聲波互相關(guān)流量計安裝附件示意圖見圖B.1。
圖B.1 流量計安裝附件
B.2 非滿管流量測量時使用插入式互相關(guān)流速傳感器+液位傳感器的方式，見圖B.2。
圖B.2使用插入式互相關(guān)流速傳感器+液位傳感器的方式測量非滿管流量
B.3 插入式超聲波互相關(guān)流量計串聯(lián)安裝示意圖見圖B.3。
圖B.3電磁流量計串聯(lián)的插入式互相關(guān)流量計實物示意圖
D
E圖7.4.1.3互相關(guān)傳感器安裝角度（①為管頂氣泡，②為管底淤積）
F7.4.1.4安裝方向及深度
G由于互相關(guān)流量計測量原理需要傳感器正對來水方向，因此需要確保傳感器與管壁垂直安裝，并使傳感器的流速測量窗口正對來水方向，傳感器深入管道內(nèi)壁約12mm使得流速測量窗口完全露出管內(nèi)壁即可，如下圖所示。
H
I圖7.4.1.4互相關(guān)傳感器安裝方向及深度（①為插入深度過深，②為插入深度不夠，③為正確插入深度）
J7.4.2檢測非滿管流量工況
K當(dāng)被測管道為非滿管流態(tài)時，除了需要安裝互相關(guān)流速傳感器之外還需要安裝一個液位傳感器，用于精確計算實時的管道橫截面積，如下圖所示。
L圖7.4.2使用插入式互相關(guān)流速傳感器+液位傳感器的方式測量非滿管流量
M7.4.3檢測管底污泥較多情況的滿管流量工況
N當(dāng)待測管道的管底淤積較多且未知淤積高度時，需使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計，從管道頂部垂直向下安裝，水中超聲波功能可以實時測量淤積界面的高度并結(jié)合管徑換算得到實時的管道橫截面積，提高流量測量精度。
O
P圖7.4.3使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計應(yīng)對管底淤積較多的情況
B.4 超聲波互相關(guān)傳感器理想安裝角度示意圖見圖B.4。
圖B.4 互相關(guān)傳感器管道橫截面方向安裝位置示意圖（①為管頂氣泡，②為管底淤積）
B.5 檢測管底污泥較多情況下傳感器安裝位置示意圖見圖B.5。
圖B.5 使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計應(yīng)對管底淤積較多的情況
B.6 超聲波互相關(guān)傳感器安裝方向及深度示意圖見圖B.6。
圖B.6 互相關(guān)傳感器安裝方向及深度（①為插入深度過深，②為插入深度不夠，③為正確插入深度）
C.1.1 超聲波互相關(guān)流量計流速測量原理步驟如下：
a) 傳感器連續(xù)掃描水中多個顆�；驓馀�，反射信息存儲為圖像；
b) 基于頻率特征的粒子識別，根據(jù)脈沖重復(fù)頻率確定兩個脈沖之間的TPRF時差Δt；
c) 根據(jù)時間差和距離間隔計算得到或氣泡的速度，確定點的流速。
C.1.2 超聲波互相關(guān)法流速測量原理示意圖見圖C.1。
圖C.1 超聲波互相關(guān)法流速測量原理
C.2.1 標(biāo)準(zhǔn)表流量可采用公式（C.1）計算。
································································ (C.1)
式中：
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Q |
—— |
標(biāo)準(zhǔn)表流量，單位為立方米每秒（ |
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—— |
平均流速，單位為米每秒（m/s）； |
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—— |
過流面積，單位為平方米（ |
C.2.2 平均流速可采用公式（C.2）計算。
····························································· (C.2)
式中：
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—— |
水中聲速，單位為米每秒（m/s）； |
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—— |
測量的時間差，單位為秒（s）； |
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—— |
脈沖重復(fù)頻率，單位為兆赫茲（MHz）； |
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—— |
光束角，單位為度（°）。 |
Q
R
B
