[发明专利]插入式超声波流量计、流量测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及流量监测领域，具体而言，涉及一种插入式超声波流量计、流量测量系统及方法。

背景技术

随着水资源的日渐溃乏，以及节能减排标准的日益提高，水的精确计量和供水给水的系统高效化管理，已成为当今水行业的急迫任务之一。据统计一般城市平均漏水损失在20-30％左右。这是巨大的资源和能源的损失。为了减少这种损失就需要在输水管线上加装流量计，对管网流量和压力进行实时在线监测。但是，由于大部分管网已经铺设并运营多年，安装管段式流量计或水表需要停水，同时还需要切断现有管段，工程费用较高，因此管段式流量计或水表在实际应用场合受限。

近年来，DMA分区计量方法在城市漏水检测中受到普遍重视。但是，在实施中，人们发现，随着管道尺寸的增大，所需管段式流量计或水表的成本也迅速攀升，这就使得城市供排水公司不得不减少表的安装数量。这就等于是扩大了漏水检测的分区范围，从而降低了漏水检测的效率和精准性。

插入式超声流量计无需切断现有管道，也无需停水，可以带压安装，其施工方便、快速。并且，其成本随管道尺寸变化不大，因此受到广泛关注。

现有的插入式流量计主要有机械式、电磁式和超声波式。插入式机械流量计，是指把传统的机械式流速仪如旋浆流速仪、涡轮流速仪等，用插入的方式安装在管道内。这类流量计有机械式流量计的共同弱点：易磨损、易堵塞或卡死，始动流量高，精度低等。因此实际应用中局限很大，难以用于精确计量及管网漏水检测。

插入电磁流量计无转动部件，维护成本低还可以电池供电。但是，它易受电磁环境及介质导电率的影响，另外由于其低流速测量不够理想，再加上成本高，因此只有少量使用。

插入超声波流量计具有无转动部件，维护成本低的优点。它通常使用一对换能器。其换能器安装在管道两侧、面对面或者在管道同侧相距一定距离。换能器通常与管道内壁齐平或在管内壁附近。因此，在测量时声波信号需要穿过较长距离，比如一倍到二倍管径，声衰减较大，这就要求较强的发射功率，较复杂的弱信号检测和处理计算，于是，系统功耗一般较大，难以实现电池供电。城市管网在需要安装流量计的节点处，常常没有电源。如果流量计不是电池供电，就无法使用。

另外，由于接收信号里的噪声较强，插入超声波流量计测量低流速较困难，无法用于漏水检测。

再者，在安装过程中，需要根据实际情况调节传感器相对距离，以便使得接收信号强度达到最佳。因此，系统的零点无法准确地确定，影响测量结果。

综上所述，目前还没有一种较好的插入式流量计，能够既容易安装又能稳定可靠地工作，既维护成本低又价格适中，同时还能电池供电以及检测低流速。特别是后两者对实际应用有很重要的意义。由于输水管线大部份地方无法或不容易取到市电，流量计的供电成为特别重要的问题。另一方面，漏水在早期都属于暗漏，其流速较小，但因为输管网的管径都较大，相应漏水的水量确不小，这样，流量计的低流速性能就对漏水检测很关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种插入式超声波流量计、流量测量系统及方法，其能够有效改善上述问题。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种插入式超声波流量计，应用于管道，所述插入式超声波流量计包括主插杆，所述主插杆插入所述管道内的一端具有间隔对称设置的第一分支部和第二分支部，所述第一分支部和所述第二分支部分别设置在所述管道的上游和下游，所述第一分支部上设置有第一超声波换能器，所述第二分支部上设置有与所述第一超声波换能器的位置对应的第二超声波换能器。

在本发明较佳的实施例中，所述第一分支部在所述管道内的不同高度上还设置有多个超声波换能器，所述第二分支部上还设置有与所述第一分支部上的多个超声波换能器数量相同且位置对应的多个超声波换能器，所述第一分支部和所述第二分支部上位置对应的每两个超声波换能器构成一个超声波声道，每个所述超声波声道所在的直线与所述管道的中心轴线平行。