DB37/T 3462-2018 固定污染源烟气流速在线监测 超声波法

ICS13.040.01

Z25

DB37

山东省地方标准

DB37/T3462—2018

固定污染源烟气流速在线监测超声波法

Continuousvelocitymonitoringoffluegasemittedfromstationarysources-

Ultrasonicmethod

2018-12-29发布2019-01-29实施

山东省市场监督管理局发布

DB37/T3462—2018

目次

前言...............................................................................III

1范围...............................................................................1

2规范性引用文件.....................................................................1

3术语和定义.........................................................................1

4方法原理...........................................................................3

5超声波气体流速计的组成.............................................................3

5.1超声换能器.....................................................................3

5.2信号处理单元...................................................................3

6技术指标与性能要求.................................................................3

6.1技术要求.......................................................................3

6.1.1环境条件...................................................................3

6.1.2具备功能...................................................................3

6.1.2.1校准功能...............................................................3

6.1.2.2净化功能...............................................................3

6.1.2.3安全功能...............................................................3

6.1.2.4数据采集处理与输出功能.................................................3

6.1.2.5量程设置...............................................................4

6.1.3超声波方法检出限与定量下限.................................................4

6.1.4供电条件...................................................................4

6.2技术指标.......................................................................4

7安装要求...........................................................................5

7.1安装位置.......................................................................5

7.2声道位置与数量.................................................................5

8参比方法采样位置要求...............................................................5

8.1采样位置和采样点位.............................................................6

8.2采样孔和采样平台...............................................................6

9超声波气体流速计的调试检测.........................................................6

9.1一般要求.......................................................................6

9.2调试检测前准备.................................................................6

9.3零点和量程漂移技术指标的调试检测方法...........................................6

9.4速度场系数精密性调试检测方法...................................................6

9.5相关性调试检测方法.............................................................6

9.6调试检测后处理.................................................................7

10超声波气体流速计的比对监测........................................................7

I

DB37/T3462—2018

10.1一般要求......................................................................7

10.2比对监测方法..................................................................7

11超声波气体流速计的运行维护与质量保证..............................................7

11.1一般要求......................................................................7

11.2定期校准......................................................................8

11.3定期维护......................................................................8

11.4定期校验与准确度审核..........................................................8

11.5常见故障及排除................................................................8

11.6超声波气体流速计的数据异常和处理..............................................9

11.6.1数据异常的限值............................................................9

11.6.2数据异常的处理............................................................9

附录A（资料性附录）超声波气体流速计相关测试原始记录表及报告...................10

附录B（资料性附录）超声波气体流速计安装位置要求...............................18

附录C（规范性附录）参比方法检测数据的计算方法与公式...........................20

II

DB37/T3462—2018

前言

本标准按照GB/T1.1—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。

III

DB37/T3462—2018

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40m/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/T16157固定污染源排气中颗粒物测定与气态污染物采样方法

GB/T30500气体超声流量计使用中检验声速检验法

HJ75固定污染源烟气(SO2、NOX、颗粒物)排放连续监测技术规范

HJ76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ultrasonicflowmeter

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ultrasonictransducer

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-timedifferencemethod

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acousticpath

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pathlength

1

DB37/T3462—2018

一对超声换能器断面之间的直线长度。

3.6

声道角angleofinclination

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samplingplane

声道正交于烟道或烟囱中心线的平面。

3.8

分界流量transitionflowrate

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velocitysamplinginterval

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averagespeedofsound

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calculatedspeedofsound

利用声速计算软件计算得到的声速。

3.12

声速偏差speedofsounddeviation

测量声速与计算声速间的相对偏差。

3.13

声速检验Detectionofsoundspeed

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performancetesting

超声波气体流速计安装、初调和至少正常连续运行168h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comparisontesting

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。

2

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3.16

速度场系数velocityfieldcoefficient

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：50kPa～106kPa；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

3

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速度信号采集间隔：≤1s；检测信号刷新间隔：≤5s；信号输出方式：4mA～20mA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45m/s，流速范围0～

40m/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≤1μs；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≤0.10m/s。

6.1.4供电条件

6.1.4.16AC（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20Μ

Ω。

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：0.001m/s；

c)声速偏差：±0.2%；

d)各声道间的最大声速差：0.5m/s；

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

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/T30500的要求。

6.2.3当预测烟气流速≥5m/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。

表1调试检测技术指标

调试检测项目数据对数量考核指标

精密性速度场系数精密度≥15个数据对≤5.0%

相关性相关系数≥9个数据对≥0.90

表2比对监测技术指标

比对监测项目数据对数量考核指标

流速＞10m/s时，控制在±10%（含）以内；

相对误差≥5个数据对

流速≤10m/s时，控制在±12%（含）以内

流速准确度

流速＞10m/s时，≤10%；

或相对准确度≥9个数据对

流速≤10m/s时，≤12%

4

DB37/T3462—2018

表3超声波气体流速计的运行质量控制的周期和技术指标

审核的类型时间频率数据对数量计算技术指标

稳零点校准零点漂移

定1个月-≤±5%C.S.

量程校准量程漂移

性

校验6个月流速＞10m/s时，控制在±10%（含）以内；

准≥5个数据对相对误差

审核1年流速≤10m/s时，控制在±12%（含）以内

确

临时性流速＞10m/s时，控制在±10%（含）以内；

度不定≥5个数据对相对误差

审核流速≤10m/s时，控制在±12%（含）以内

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。

表4超声波气体流速计声道数量的选择表

超声波气体流速计安装位置与扰动源距离适和的超声波气体流速计声道

＜前2，或＜后0.5交叉布置双声道仪器

≥前2，且≥后0.5单声道仪器

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

5

DB37/T3462—2018

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/T16157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/T16157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HJ75中的要求。

9超声波气体流速计的调试检测

9.1一般要求

9.1.1新装/改装超声波气体流速计安装后，应进行现场调试检测，其检测可选择按照GB/T30500的

方法要求进行声速核查，声速检验记录参见附录A中的表A.8；或当流速≥5m/s时，可选择按照GB/T

16157的规定进行烟道断面分区域的移动检测。

9.1.2烟道直管段满足7.1.2条的要求时，优先选择“速度场系数精密性”法，否则选择“相关性”

法，方法可选择按照HJ75的相关规定进行。

9.1.3超声波气体流速计完成现场安装/改装的初步调试后，连续正常运行时间应不少于168小时。

9.1.4调试检测在运行168小时后进行，调试检测期间不允许计划外的校准、检修和调节仪器。

9.1.5因超声波气体流速计故障、断电等原因造成调试检测中断，应在上述因素恢复正常后重新开始

进行调试检测。

9.1.6调试检测后应编制调试检测报告，参见附录A中的表A.5。

9.2调试检测前准备

9.2.1调试检测前可以对超声波气体流速计进行一次零点和/或量程校准。

9.2.2调试检测前应将仪器的现场几何参数输入到超声波气体流速计中。

9.2.3与用户共同制定计划，尽量安排调试检测期间高、中和低三种负荷的变化，每种负荷持续时间

不少于2小时。

9.3零点和量程漂移技术指标的调试检测方法

超声波流速CEMS采用电学的方法代替顺气流方向的信号和逆气流方向的信号，使两个信号相等得到

仪器的零点。通过引入已知延迟时间的脉冲信号，并测量声脉冲延迟时间检查仪器的量程漂移。

检测结果记录参见附录A中的表A.1。

9.4速度场系数精密性调试检测方法

按HJ75相关条款进行速度场系数精密性调试检测。调试检测期间尽量安排高、中和低三种负荷的

变化，如速度场系数精密度符合本标准6.2.3表1调试检测技术指标，把速度场系数输入到数据采集处理

系统，将超声波气体流速计测试的数据调试到手工采样参比方法所测定的流速值。

检测结果记录参见附录A中的表A.2。

9.5相关性调试检测方法

6