超声波流量计
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用超声波流量计是一种利用超声波技术来测量流体流量的仪器。
它通过发送超声波脉冲，测量超声波在流体中的传播时间来确定流速，并根据流速和管道截面积计算出流量。
超声波流量计的原理是基于多普勒效应和声速传播原理，广泛应用于工业自动化、环保监测、水利水电、石油化工等领域。
超声波流量计的工作原理主要包括声速传播原理和多普勒效应两部分。
首先是声速传播原理，超声波在流体中传播的速度与流体的流速有关，当超声波沿着流体流动方向传播时，其传播速度会受到流体流速的影响。
根据声速传播原理，测量超声波在流体中传播的时间可以得到流速的信息。
其次是多普勒效应，当超声波遇到流体流动时，因为流体流速的影响导致超声波的频率发生变化，这种变化即为多普勒效应。
通过测量多普勒频移，可以得到流体的流速信息。
超声波流量计的应用范围非常广泛，包括但不限于以下几个方面：一、工业自动化领域在工业生产中，流量是一种重要的工艺参数，对流体的流量进行准确测量是保证工业生产质量的关键。
超声波流量计可以应用于水泥、化工、冶金、造纸等行业，用于测量水、蒸汽、液体或气体等的流量。
其非侵入式的测量方式保证了测量的准确性和稳定性，广泛应用于工业自动化生产中。
二、环保监测领域超声波流量计在环保监测领域也有着重要的应用。
在污水处理厂、水处理设备等环境中，需要对流体的流量进行监测和控制，以保证环境保护的需要。
超声波流量计可以应用于这些领域，通过对流体流速和流量的准确测量，实现对环保设备的高效运行和环境保护的实现。
三、水利水电领域水力发电厂、水库、水泵站等水利水电设施对水流量的监测和管理非常重要。
超声波流量计可以应用于这些领域，用于准确测量水流速和水流量，帮助实现对水资源的合理利用和水利工程的安全运行。
四、石油化工领域在石油化工领域，对流体流量的准确测量是保障生产质量和安全的重要环节。
超声波流量计可以应用于原油、天然气、炼油、化肥等领域，用于测量液体和气体的流量，并实现对生产过程的准确控制。
超声波流量计型号
超声波流量计型号引言超声波流量计（Ultrasonic Flow Meter）是一种用于测量液体或气体流动速度和流量的仪器。
它利用超声波的传播速度和其在流体中的传播时间的关系，计算出流体的流速和流量。
本文将介绍几种常见的超声波流量计型号及其特点。
1. 型号 A型号 A 是一种便携式超声波流量计，适用于较小管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 10mm 至 100mm 的管道；•高精度：具有±0.5% 的测量精度；•易于操作：采用触摸屏控制面板，用户界面友好；•高可靠性：采用先进的数字信号处理技术和多重算法，有效减少了测量误差；•多种通信接口：支持 Modbus、RS485 等通信协议，方便与其他设备进行数据交互。
2. 型号 B型号 B 是一种固定式超声波流量计，适用于中等大小管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 50mm 至 500mm 的管道；•高精度：具有±0.2% 的测量精度；•大屏幕显示：配备大尺寸液晶显示屏，方便用户实时监测流量；•多种输出方式：支持 4-20mA、RS485 和脉冲输出，方便与其他设备进行数据交互；•耐高温高压：可适应高温高压环境，适用于工业生产现场的流量监测。
3. 型号 C型号 C 是一种嵌入式超声波流量计，适用于大型管道的流量测量。
该型号具有以下特点：•测量范围广泛：适用于直径为 300mm 至 3000mm 的管道；•高精度：具有±0.1% 的测量精度；•多通道测量：可同时测量多个管道中的流量，满足复杂工艺流程的需求；•大容量数据存储：内置大容量存储器，可存储长时间的测量数据；•远程监控：可通过网络远程监控流量数据，方便管理和维护。
4. 型号 D型号 D 是一种气体流量计的特殊型号，适用于测量气体流量。
该型号具有以下特点：•强大的气体适应性：能够测量多种气体，包括空气、氮气、氧气等；•高灵敏度：可测量低至 0.01m/s 的气体流速；•快速响应：具有快速响应时间，适用于需要实时监测的气体流量测量场景；•耐高温高压：可适应高温高压环境，适用于工业生产现场的气体流量监测。
超声波流量计参数
超声波流量计参数
超声波流量计是一种非侵入式测量流量的仪器，其优点包括不需要动态计量件、不会影响管道流动，而且精度高、可靠性好。
超声波流量计广泛应用于水利工程、化工、环保、食品、制药等领域。
超声波流量计的参数有哪些？
1. 测量范围与精度
超声波流量计的测量范围一般在0.1m/s-10m/s之间。
一般来说，测量范围越大，对管道的要求也就越高，精度会相应下降。
而测量精度一般为±1%-±2%。
2. 测量介质
超声波流量计适用于各种液体介质的流量测量，包括清水、脏水、酸碱溶液、石油、天然气等。
3. 测量管径
超声波流量计适用于大多数管道的流量测量，一般管径范围在10mm-
6000mm之间。
而且可以适用于椭圆形、矩形、异型管等。
4. 工作温度和压力
超声波流量计在工作时要注意其工作温度和工作压力，以免影响测量精度。
一般来说，温度范围通常在-30℃-90℃之间，压力范围通常在正压力0MPa-
4.0MPa之间，多采用大口径管道的应用场合压力要求低。
5. 材料
超声波流量计的测量传感器和管道部分都是由不同材质制成，根据不同介
质对材料的需求不同，但通常为高强度不锈钢、碳钢、PVC等材料，比较耐腐蚀。
6. 通信接口
超声波流量计采用数字化信号输出，可以与计算机或PLC通讯，进行数据
传输和监控。
总的来说，超声波流量计的参数主要包括测量范围、测量精度、测量介质、测量管径、工作温度和压力、材料和通信接口。
不同场合和不同介质要求的参
数是不同的。
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计的原理及应用
超声波流量计是一种用来测量液体或气体的流量的仪器。
它利用超声波的传播速度与
流体流动速度的关系来测量流量，因此也被称为“声速流量计”。
超声波流量计的原理是通过将超声波传输到流体中，然后测量超声波在流体中传播的
时间差来计算流速。
在超声波流量计中通常使用两种超声波的传输方式：一种是由传感器
发送一个超声脉冲，并测量超声波从发射到接收的时间差，另一种是通过测量超声波在流
体中传播时的传播速度来计算流速。
超声波流量计的应用非常广泛。
它可以测量液体或气体的流量，包括水、天然气、石油、化学药品等。
在工业领域，超声波流量计可以用于监测流体在管道中的流量，例如在
石油和化工工艺中用于监测原料、产品和废液的流量。
超声波流量计也广泛应用于水处理、供暖、空调、能源监测和自动化控制等领域。
超声波流量计有许多优点。
它的测量范围广，可以适用于多种流体和管道尺寸。
它不
会改变流体的温度、压力和化学性质，对被测流体没有影响。
超声波流量计具有精确测量、稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点。
超声波流量计也有一些局限性。
它对流体的性质有一定的要求，例如需要液体或气体
中含有至少5%的可溶性固体或不溶性固体。
长时间使用会导致传感器的磨损，降低测量精度。
超声波流量计的价格相对较高，不适合小型工程和个体用户。
超声波流量计是一种广泛应用于工业和科学领域的流量测量仪器。
它具有精确测量、
稳定可靠、响应迅速和易于安装和使用等优点，但也需要注意一些局限性，如对流体性质
的要求和价格较高等。
超声波流量计的原理和构造
超声波流量计的原理和构造原理：超声波是指频率超过20kHz的声波。
在超声波流量计中，通常使用的是频率为1MHz~10MHz的超声波。
超声波在流体中传播时，会受到介质的密度和流速等因素的影响，这些因素会引起超声波在介质中传播速度的变化。
构造：1.发射器（传感器）：负责发射超声波信号。
发射器一般是由一个或多个压电陶瓷片组成，当施加电压时，会产生机械振动，从而产生超声波信号。
2.接收器（传感器）：负责接收经过流体传播回来的超声波信号。
接收器和发射器一样，通常也是由压电陶瓷片组成。
当接收到超声波信号时，压电陶瓷片会产生电压信号。
3.转化电路：负责将接收到的压电陶瓷片产生的电压信号转换成数字信号，并传输给处理器进行处理。
4.信号处理器：负责对接收到的数字信号进行处理，包括滤波、放大、波形分析等。
同时，信号处理器还可以计算流体流速、流量等参数，并将结果显示在显示器上。
5.显示器：用于显示流体的流速、流量等参数。
一般采用LCD或LED显示器。
根据不同的应用需求，超声波流量计的结构和形状可能会有所不同。
一般有直入式、插入式和便携式等不同类型。
直入式超声波流量计适用于直管道，插入式超声波流量计适用于需要测量流体的管道，便携式超声波流量计则可以携带方便进行不同位置的流量测量。
总之，超声波流量计通过发射和接收超声波信号来测量流体的流速和流量。
它的原理是基于超声波在介质中传播速度的变化特性，通过计算不同路径下超声波的传播时间和传播距离的关系，进而得出流体的流速和流量。
同时，超声波流量计的构造通常包括发射器、接收器、转化电路、信号处理器和显示器等组成部分。
超声波流量计量程范围
超声波流量计量程范围
超声波流量计是一种流量测量设备，用于测量液体和气体的流速、流量以及瞬时流量。
它采用了超声波技术，无需插入式流量计，可以测量管道内的任何流体，比如水、汽油、柴油、液化气等。
超声波流量计的量程一般有两种：标准量程和扩展量程。
标准量程的流速范围从0.2m/s至25m/s，流量范围从0.1m3/h至5000m3/h，可以满足大部分常见的应用场合。
扩展量程的流速范围从0.1m/s至100m/s，流量范围从0.1m3/h至10000m3/h，可以满足更高要求的应用场合。
超声波流量计的量程范围可以根据客户的需要而定，也可以根据具体应用场合选择合适的量程范围。
例如，在工业应用中，需要测量的流量范围可以比较大，这时候可以使用扩展量程的超声波流量计；如果是家庭用户消费的流量范围，则可以采用标准量程的超声波流量计。
超声波流量计的量程范围还可以根据环境温度来确定。
当环境温度较低时，可以采用低量程范围；当环境温度较高时，可以采用高量程范围。
超声波流量计的量程范围是非常丰富的，可以根据客户的需求和应用场合，以及环境温度来确定合适的量程范围。
它可以满足不同的
应用需求，是一种非常有效的流量测量设备。
超声波流量计-百度百科
超声波流量计-百度百科
JK系列超声波流量计/超声波热量表/超声波工业水表通过高精度时间数字转换芯片对超声波传输时间进行测量，有效克服零点漂移、小流量测量误差大等问题；综合利用频差法和时差法，使用实时声速、温度补偿等技术对流量进行补偿；人机接口画面丰富，支持多种通信方式；产品具有稳定性好、零点漂移小、测量精度高、量程比宽，抗干扰性强等特点。
超声波流量计产品特点
1、全系列产品流量测量精度优于1.0级；
2、支持多声道测量，默认为双声道，有效提高了仪表在复杂流体状态中的测量准确性和可靠性；
3、综合采用频差法和时差法测量技术，声速自动补偿，时间分辨率达到45皮秒，有效避免零点漂移，提高了小流量测量精度；
4、支持RS485通信，具有4~20mA变送功能，与企业能源管理系统集成更加方便；
5、支持AC 220V、DC 24V两种电源输入方式；
6、主机与探头类型多样化，可根据现场需求搭配使用，能够满足特殊环境的安装与测量；
7、人机界面丰富，使用操作便捷。
嘉可自动化仪表的超声波流量计产品种类齐全，主要有手持式超声波流量计、便携式超声波流量计、外夹式超声波流量计、插入式超声波流量计、管道式超声波流量计、固定式超声波流量计、一体式超声波
流量计、分体式超声波流量计、模块式超声波流量计、超声波工业水表、电池供电型超声波水表、超声波冷/热量表等。
超声波流量计适用范围
超声波流量计适用范围超声波流量计是一种非接触式流量测量仪器，广泛应用于工业、农业以及住宅等各个领域。
其原理是利用超声波在流体中的传播速度差异来测量流速和流量。
超声波流量计具有测量精度高、无压力损失、不受流体特性限制等优点，适用范围广泛。
本文将从工业、农业和住宅三个方面介绍超声波流量计的适用范围。
一、工业应用超声波流量计在工业领域的应用非常广泛。
首先，在化工行业中，超声波流量计可以用于测量各种化工液体的流速和流量，如酸、碱、溶液等。
其快速、准确的测量结果使得工厂能够实时监测和控制流体的流动，提高生产效率，降低资源浪费。
其次，在石油化工领域，超声波流量计能够测量各种油品（原油、汽油等）和气体的流速和流量，用于油罐、管道和储罐的监测和计量，确保流体输送过程的准确和安全。
此外，超声波流量计还被广泛应用于供水、供气等公用设施领域，以及钢铁、电力、纺织等各个工业行业，实现对各种液体和气体的精确测量和控制。
二、农业应用超声波流量计在农业领域的应用也非常重要。
在灌溉系统中，超声波流量计可以用于测量和控制水流的流速和流量，确保农田得到适当的灌溉，提高作物的生长效果。
超声波流量计对于各种液态肥料的流速和流量的测量也非常有帮助，确保农田得到适当的营养供给。
此外，超声波流量计还可以用于饮水系统、农田水利工程等方面的监测与测量，提高农业生产的效率和可持续性。
三、住宅应用在住宅领域，超声波流量计也发挥着重要的作用。
在暖通空调系统中，超声波流量计可以用于测量和控制冷热水的流速和流量，确保供暖和制冷系统的稳定运行。
超声波流量计对于供水系统和燃气的流速和流量测量也非常有帮助，保障住宅的正常供水和燃气使用。
另外，在家庭用电监测中，超声波流量计可以用于测量家庭用电设备的电量消耗，提供节能和负荷管理的参考数据，实现家庭用电的科学管理。
总结超声波流量计以其高精度、非接触等优点，在工业、农业和住宅等领域的应用范围非常广泛。
它能够测量各种流体的流速和流量，包括液体和气体。
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流量=流速 截面积 流量 流速*截面积 流速
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► 工况体积瞬时流量
= 面积 * Ve ► 标准体积瞬时流量 =工况体积瞬时流量 * 工 工况体积瞬时流量 况密度 / 标准密度 ► 质量瞬时流量 =工况体积瞬时流量 *工况密 工况体积瞬时流量 工况密 度
2
v = 流体速度 c = 声速 t1 = 上游传输时间 t2 = 下游传输时间
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多通道即多路流速测量!
A B C D
L (t1 -t2 ) Vn = 2x (t1 t2 )
2
Σ Vavg = n=1 Wn Vn
4
多通道流量计
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流速测量
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► 2、
超声流量计表体安装 超声流量计表体安装各厂家要求各不相同， 超声流量计表体安装各厂家要求各不相同， 一般应保证表体水平安装， 一般应保证表体水平安装，有的还应将表体 法兰上定位销孔与上、 法兰上定位销孔与上、下游直管段相应销孔 对齐。安装时应留有足够的检修空间。 对齐。安装时应留有足够的检修空间。 ► 3 、突入物 超声流量计的内径、连接法兰及其紧邻的上、 超声流量计的内径、连接法兰及其紧邻的上、 下游直管段应具有相同的内径， 下游直管段应具有相同的内径，其偏差应在 管径的± 以内； 管径的±1％以内；
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超声波流量计的结构
气体超声流量计的结构主要取决于以下几个方面： （1）声波探头的设置方式。外置式或内置接触 ）声波探头的设置方式。 式，气体超声流量计一般采用将接收和发射换能 器插入管内至内壁边缘。 器插入管内至内壁边缘。 （2）声波的接收方式。 ）声波的接收方式。 直射式： ① 直射式：直接接收发射探头的声波 反射式：接收经管壁反射以后的声波。 ② 反射式：接收经管壁反射以后的声波。即接 收换能器不是直接接收发射换能器发出的声波， 收换能器不是直接接收发射换能器发出的声波， 而是接收经管壁一次反射或再次反射回的声波。 而是接收经管壁一次反射或再次反射回的声波。
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► 4、内表面
与超声流量计匹配的直管段，其内壁应无锈 与超声流量计匹配的直管段， 蚀及其它机械损伤，在组装之前， 蚀及其它机械损伤，在组装之前，应除去超 声流量计及其连接管内的防锈油或沙石灰尘 等附属物。 等附属物。使用中也应随时保持介质流通通 道的干净、光滑。 道的干净、光滑。 ► 5、温度计插孔 对单向流测量， 对单向流测量，应将温度计插孔设在超声流 量计下游距法兰端面（ 之间； 量计下游距法兰端面（2～5）D之间；对双 向流进行测量， 向流进行测量，温度计插孔应设在距超声流 量计法兰端面至少3 的位置。 量计法兰端面至少3D的位置。
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► （3）声道的设置。
单声道和多声道。 ► 不论是单声道还是多声道气体超声流量计， 不论是单声道还是多声道气体超声流量计， 其声波的发送与接收原理是一样的。 其声波的发送与接收原理是一样的。不同的 是在不同声程上所测的线速度对管道截面的 流速的呈现不同。 流速的呈现不同。
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声速
检查超声流量计各声道所测的声速是否稳定在一定 范围内，如果发生跳变，表明存在故障。 范围内，如果发生跳变，表明存在故障。
必查
增益值/ 增益值/噪声 信噪比/信号质量） （信噪比/信号质量）
增益值主要受压力和超声探头表面污物的影响， 增益值主要受压力和超声探头表面污物的影响， 通常情况下增益应该是相对稳定的。 通常情况下增益应该是相对稳定的。若超出超声流 量计说明书中规定的技术范围， 量计说明书中规定的技术范围，则说明超声流量计 不能正常工作。 不能正常工作。 检查反映背景噪声和/ 检查反映背景噪声和/或电噪声量的参数是否稳定 在正常范围值。 在正常范围值。 若增益或信噪比等超出流量说明书中规定的范围 则表明探头表面因被污染而不能正常工作。 ，则表明探头表面因被污染而不能正常工作。 检查超声流量计所测的气体工作流速是否在超声流 量计说明规定的正常工作范围内。 量计说明规定的正常工作范围内。 首次安装时必须检查超声流量计算机内设置的各项 参数是否正确。 参数是否正确。
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超声波流量计结构
主要分为三部分：流量计本体、超声换能器、Mark II电子 主要分为三部分：流量计本体、超声换能器、Mark II电子 数据处理单元，如图所示： 流量计本体：流量计本体是经特殊加工，用于安装超声换能 器、Mark II电子数据处理单元及压力变送的装置。 器、Mark II电子数据处理单元及压力变送的装置。 超声换能器：超声换能器是把声能转换成电信号和反过来把 电信号转换成声能的元件。
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任意一对传感器
L t1 = c - v(x/L) L t2 = c + v(x/L) Flow D X
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流量从上述方程中求出
L (t1-t2) v= 2x t1t2 L (t1+t2) c= 2 t1t2
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超声波流量计的投运 1.流量计投用以前应该按国家标准或规程进行 1.流量计投用以前应该按国家标准或规程进行 检定或实流校准。 检定或实流校准。 2.检查各种信号线，电源线连接完好。 2.检查各种信号线，电源线连接完好。 检查各种信号线 3.先打开进口旁通阀 给管道缓慢充气， 先打开进口旁通阀， 3.先打开进口旁通阀，给管道缓慢充气，然后 缓慢打开进口截止阀（至少持续一分钟）， 缓慢打开进口截止阀（至少持续一分钟）， 避免流量计过高压差或过高流速， 避免流量计过高压差或过高流速，给管道缓 慢加压，达到流量计的运行压力。注意: 慢加压，达到流量计的运行压力。注意:压 力剧烈震荡或不当的高速加压会损坏流量计 4.检查所有的法兰连接处和引压接头及温度 4.检查所有的法兰连接处和引压接头及温度 传感器的插入接头处是否有气体泄漏。 传感器的插入接头处是否有气体泄漏。
必查
气体工作流速
必查
流量参数核查
首次必查
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超声流量计常见问题及对策
序 号 可能发生 的故障 原因 接触不好 1 没有流量 信号 其它 脏污 压力超范围 3 超声探头 不工作 排除方法 检查超声流量计的各信号电缆及接头、直流电源的电压、 检查超声流量计的各信号电缆及接头、直流电源的电压、 电源线及用户一端的接口。 电源线及用户一端的接口。 需对超声流量计进一步检查。若某组件被确认已损坏时， 需对超声流量计进一步检查。若某组件被确认已损坏时， 应更新与其相同型号规格的组件， 超声流量计厂家推 应更新与其相同型号规格的组件，或超声流量计厂家推 荐型号组件，更换后应进行相应的检查。 荐型号组件，更换后应进行相应的检查。 经超声流量计参数检查证实是超声探头脏污，应按第三 超声流量计参数检查证实是超声探头脏污， 参数检查证实是超声探头脏污 节的要求进行清洗。 节的要求进行清洗。 调整计量工作压力或更换合适的探头。 调整计量工作压力或更换合适的探头。 按要求更换相同型号的新探头，并将新探头的标定参数 按要求更换相同型号的新探头， 输入到相应的程序系统中，记录新探头的系列号。 输入到相应的程序系统中，记录新探头的系列号。检查 各声道的声速测量值，其最大误差不超过0.2%。 各声道的声速测量值，其最大误差不超过0.2%。再计 算出相同条件下的理论声速， 算出相同条件下的理论声速，二者之间误差应在超声流 量计说明书规定的范围内。 量计说明书规定的范围内。 分别检查超声流量计温度、压力测量系统接线。 分别检查超声流量计温度、压力测量系统接线。
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超声流量计日常维护需要检查的 参数和方法
需要检查的运行参数 气体工作温度 气体工作压力 天然气组成 超声流量计系数 各声道运行状态 零流速读数 检 查 方 法 按相关要求检查温度测量系统工作是否正常。 按相关要求检查温度测量系统工作是否正常。 按相关要求检查压力测量系统工作是否正常。 按相关要求检查压力测量系统工作是否正常。 检查计算机内输入的天然气组成数据是否正确，或 检查计算机内输入的天然气组成数据是否正确， 在线分析系统的分析数据是否正确。 在线分析系统的分析数据是否正确。 检查超声流量计系数是否与检定证书一致。 检查超声流量计系数是否与检定证书一致。 检查各声道的参数， 检查各声道的参数，确认各声道运行是否正常 在零流速下各声道所测得的气体流速是否小于规定 值。 备注 必查 必查 必查 必查 必查 选择
管路安装 ► 1、上、下游直管段 紧邻超声流量计的上、 紧邻超声流量计的上、下游安装一定长度的 直管段。上游条件较为理想时， 直管段。上游条件较为理想时，要求上游直 下游直管段为5 管段为10 管段为10D，下游直管段为5D（推荐上游直 管段为20 下游直管段为5 ）。双向流动 管段为20D，下游直管段为5D）。双向流动 下游直管段均应至少10倍管道公称 时，上、下游直管段均应至少10倍管道公称 直径。 直径。
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5.接线检查：对照厂家提供的系统接线图，检 5.接线检查 对照厂家提供的系统接线图， 接线检查： 查所有接线无误。 查所有接线无误。 7.流量计最高流速不超过 流量计最高流速不超过30m/s 7.流量计最高流速不超过30m/s 8.流量计在启用前要求进行零流量测试 流量计在启用前要求进行零流量测试， 8.流量计在启用前要求进行零流量测试，现场 不具备条件应进行工况条件下的零流量测试 （零流量测试就是关闭超声流量计的上、下 零流量测试就是关闭超声流量计的上、 关闭超声流量计的上 游阀门，使流过流量计的气体流速为零， 游阀门，使流过流量计的气体流速为零，等 管道内气体温度稳定后，读取零流速读数， 管道内气体温度稳定后，读取零流速读数， 每个声道的气体流速至少记录30s， 每个声道的气体流速至少记录30s，要求零 流速读数应小于12mm/s。 流速读数应小于12mm/s。）