山东：《固定污染源烟气流速在线监测 超声波法》

日前，山东印发《固定污染源烟气流速在线监测 超声波法》（DB37/T3462—2018）。

前 言

本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。

本标准由山东省生态环境厅提出并监督实施。

本标准由山东省环保标准化技术委员会归口。

本标准起草单位：济南市环境保护监测中心站、泰安市环境保护监测站。

本标准主要起草人：闫学军、赵娇娇、付军华、张战朝、曹颖、仇志强。

固定污染源烟气流速在线监测超声波法

1 范围

本标准规定了固定污染源烟气流速在线监测的超声波法。

本标准适用于低于40 m/s的固定污染源烟气流速在线监测。

2 规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T 16157 固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

GB/T 30500 气体超声流量计使用中检验声速检验法

HJ 75 固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测技术规范

HJ 76 固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测系统技术要求及检测方法

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

超声气体流量计ultrasonic flowmeter

利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的仪器。

3.2

超声换能器ultrasonic transducer

在电信号作用下产生声波输出，并将声波信号转换为电信号的器件。

3.3

传播时间差法transit-time difference method

在流动气体中的相同行程内，用超声波顺流和逆流传播的时间差来确定沿声道的气体平均流速的测量方法。

3.4

声道acoustic path

在一对发射和接收超声换能器间的超声信号的实际路径。

3.5

声道长度path length

一对超声换能器断面之间的直线长度。

3.6

声道角angle of inclination

超声波脉冲方向或声道方向与气流方向的夹角。

3.7

测量平面sampling plane

声道正交于烟道或烟囱中心线的平面。

3.8

分界流量transition flow rate

在最大流量和最小流量间的流量值，将流量范围分割成允许误差不同的两个区，即“高区”和“低区”。

3.9

速度采样间隔velocity sampling interval

一对超声换能器或声道进行相邻两次气体流速测量的时间间隔。

3.10

测量声速average speed of sound

超声波气体流速计各声道测量到的声速平均值。

3.11

计算声速calculated speed of sound

利用声速计算软件计算得到的声速。

3.12

声速偏差speed of sound deviation

测量声速与计算声速间的相对偏差。

3.13

声速检验Detection of sound speed

通过比较测量声速和计算声速来检验超声波气体流速计系统是否正常工作。

3.14

调试检测performance testing

超声波气体流速计安装、初调和至少正常连续运行168 h后，于技术验收前对超声波气体流速计进行的校准和校验。

3.15

比对监测comparison testing

用国家或行业发布的标准方法对正常运行的超声波气体流速计的准确度进行抽检。

3.16

速度场系数velocity field coefficient

国家或行业发布的标准方法与超声波气体流速计同步测量烟气流速，国家或行业发布的标准方法测量的烟气平均流速与同时间区间且相同状态的超声波气体流速计测量的烟气平均流速的比值。

4 方法原理

声波在流体中传播时会因流体流动方向不同而传播速度不同，测量超声波在流体中逆流传播时间和

顺流传播时间，从而计算流体流动的速度和流量。

5 超声波气体流速计的组成

5.1 超声换能器

5.1.1 超声换能器应设置带压拆装超声换能器的阀。

5.1.2 更换、拆卸或重装超声换能器时，应不改变流量计的测量性能。

5.2 信号处理单元

5.2.1 信号处理单元包括电子组件和微处理器系统。

5.2.2 应具有超声流量计自诊断系统，反馈流量计的工作状态。

5.2.3 更换整个信号处理单元或更换任何现场替换模块时，应不改变流量计的测量性能。

6 技术指标与性能要求

6.1 技术要求

6.1.1 环境条件

环境温度：-20 ℃～55 ℃；相对湿度：≤90 %；大气压：50 kPa～106 kPa；烟气温度：≤450 ℃。

6.1.2 具备功能

6.1.2.1 校准功能

超声波气体流速计应具有自动零点校准功能和量程校准功能。

6.1.2.2 净化功能

超声波气体流速计应具有污染净化系统。净化系统能有效的隔离探头与烟气接触，或保护插入烟道的探头不被烟气遮挡或腐蚀。

6.1.2.3 安全功能

超声波气体流速计应具安全设置功能，以防止误操作和未经批准的调节。

6.1.2.4 数据采集处理与输出功能

速度信号采集间隔：≤1 s；检测信号刷新间隔：≤5 s；信号输出方式：4 mA～20 mA模拟信号；

数据单位：流速m/s，流量m3/h。

6.1.2.5 量程设置

超声波气体流速计的量程应设置为烟气最大流速的1.0～1.5倍，上限不低于45 m/s ，流速范围0～40 m/s。

6.1.3 超声波方法检出限与定量下限

超声波气体流速计的时间差检出限≤1 μs；在满足时间差检出限的条件下，应根据烟气检测现场工况确定安装设计方案，保证超声波气体流速计的流速检出限≤0.10 m/s。

6.1.4 供电条件

6.1.4.1 6 AC（220±22）V，频率（50±0.5）Hz。

6.1.4.2 在10 ℃～35 ℃，相对湿度≤85 %条件下，电源引入线与机壳之间的绝缘电阻应不小于20 ΜΩ。

6.1.4.3 应设有漏电保护装置，防止人身触电。

6.1.4.4 应有良好的接地措施，防止雷击对仪器造成损坏。

6.2 技术指标

6.2.1 进行实流校准系数调整之前，应规定超声波气体流量计的流量界限值，最小流量qmin、分界流量qt 和最大流量qmax，并满足以下要求：

a) 重复性：0.2 %，qt≤q≤qmax；0.4%，qmin≤q＜qt；

b) 分辨率：0.001 m/s；

c) 声速偏差：±0.2 %；

d) 各声道间的最大声速差：0.5 m/s；

e) 流量计的测量范围为0.2 m～15.0 m，可测量烟道内径范围为0.14 m～13.0 m。

6.2.2 超声波气体流速计投入运行前和运行中，需要通过声速检验来检验系统是否正常运行，且声速相对误差控制在±9 %（含）以内，具体要求及检验方法参照GB/T 30500 的要求。

6.2.3 当预测烟气流速≥5 m/s 时，也可进行调试、比对监测和质量保证监测，并达到表1～表3 中规定的技术指标。

7 安装要求

7.1 安装位置

7.1.1 不影响颗粒物和气态污染物连续排放监测系统的测定，能够代表烟道横截面烟气的平均流速。

7.1.2 测量断面距离流速扰动源（如弯头、变径、阀门等）下游应不小于4 倍烟道直径，距离流速扰动源上游应不小于2 倍烟道直径（以下简称“前4 后2”）。矩形烟道直径按当量直径计算，当量直径D = 2AB /（A+B），式中A、B 为边长。当不能满足上述条件时，测量断面应设置在距流速扰动源下游不小于2 倍烟道直径，以及距流速扰动源上游不小于0.5 倍烟道直径处（以下简称“前2 后0.5”）。

7.1.3 尽量避开振动环境，特别要避开可引起信号处理单元、超声换能器等部件发生共振的环境。

7.1.4 尽量避开出现水气冷凝（液滴或水雾）的位置，如不能避开，应选用能够适用的监测探头及仪器。

7.1.5 尽量防止声学噪声对测量性能产生的不利影响，安装时应采取必要的措施消除环境声学噪声的干扰。

7.1.6 流量计相关导线尽量避开可能存在强烈电磁或电子干扰的环境。

7.2 声道位置与数量

7.2.1 流量计应在烟囱或烟道上对穿安装，声道应正交于烟囱或烟道的中心线，正交角度在30°～60°之间，声道长度应大于烟道断面直径或矩形烟道边长。

7.2.2 应按表4 配置超声波气体流速计声道数量，参见附录B。

7.2.3 上下游偏移量的长度设计，应保证超声波气体流速计能够满足7.1.2 条的要求。

7.2.4 烟道直管段不能满足7.1.2 条的要求时，烟气会发生流速分层等不均匀分布，声道应尽可能穿过流速分层区。

8 参比方法采样位置要求

8.1 采样位置和采样点位

8.1.1 采样断面上采样点位的布置和数量应符合GB/T 16157 的要求。

8.1.2 烟道内采样断面的位置优先选择在靠近超声波气体流速计的下游处，如选择在其他位置，应注意不影响烟气排放连续监测系统（以下简称CEMS）的正常工作。

8.2 采样孔和采样平台

8.2.1 烟道壁开设采样孔的布置和数量应符合GB/T 16157 的要求。

8.2.2 烟道外采样孔旁应设置采样平台，采样平台的建设应符合HJ 75 中的要求。