影响超声波流量计测量准确度的相关分析

对于超声波流量计，其主要有诸多优点，如测量范围广、压力损失较小、适应于大口径管道等，这些优势使其在管道流量测量中得到广泛使用。超声波流量主要是由三部分构成，主要是由电子线路、超声波换能器、显示与积累系统构成。超声换能器在其中扮演着十分重要的角色，其可以将电能转换成超声波，之后发射到流体中，此时接收器就会接收到信号，然后经过电子线路将其转换为电信号，之后通过计算仪转化为流量信号。

一、超声波流量计工作原理

（一）噪声法超声波流量计

其在进行测量时，主要是根据噪声信号和流体流速来确定。在完全封闭的管道中，一般会存在漩涡、奈流等现象，且存在剪切力，这时就会产生与流速相关的噪声，这时便可以对噪声进行数据分析，即可得到流速。该类型的流量计有着诸多优点，如价格便宜、安装便捷，十分适用于便捷式检测工作。但是，该类型的流量计准确度等级不高，在小管径、流速低的流场中，无法有效应用。

（二）相关法超声波流量计

该方法的原理为:如果管道内存在流体，就会存在扰动，这时也会出现具有统一性的流动信号，此时可以按照相互关联的特性从而计算出流速。在检测时应用该方法，对于管道口径、超声波速率并没有严格的要求，因此，在小管道、小流量中有着广泛的应用。

（三）多普勒法超声波流量计

对于多普勒效应，也就是当接收者和波源间的距离出现改变，也会导致接收波的频率出现改变，两者间的距离不断增加则会导致频率降低，反之则会导致频率增加。该类型的流量计一般在检测时不会直接接触，同时也不会改变流场与压力。但是，该类型的流量计在实际检测中，必须要确保流场中存在一定量的杂质，如果为纯净流体，则无法检测。

（四）时差法超声波流量计

  超声波在传播过程中，当介质是流体时，则传播快慢与流体快慢有着直接的关联，顺流与逆流必然会有时差，此时可以根据时差得到流体的流速。根据时差存在的差异性一般分为3种，分别是时差、相差、频差。

二、超声波流量计测量准确度的影响分析

（一）噪音影响

在锅炉循环水管中，存在较快的气流，同时存在弯头、阀门等器件，都会形成噪音，因此，在设计安装过程中必须要关注噪声的影响。但在实际工作过程中，流量、温度、压力等参数因素也都会出现变化，与此同时，压缩机在工作中也会制造噪音，这些因素都会对超声波流量计的实际检测工作带来不利影响。再者，一些降压元件也会出现噪声，相较于调压阀，低噪声阀门所带来的影响也更大，这主要是由于噪音频率过大，已然超过20kHz，显然这已经超出人耳的听力范围，并且这与超声波流量计的频率几乎一致，因此这就会给流量计的检测带来一定的影响。

（二）杂质影响

在锅炉循环水的检测中，会存在一定的杂质，这时就会在管道表面堆积，甚至会堵塞探头，从而对其检测数据造成一定的偏差。如果有大量的杂质依附于探头，这会降低超声波的传输效率，影响探头的敏感性。根据相关实验表明，在进行流量计检测过程中，由于杂质所带来的误差影响，最终所造成的偏差大概为0.3%。

（三）液体密度的影响

  在测试锅炉循环水时，根据相关规程的技术要求，对固体燃料锅炉测试有着严格的时间要求，不低于8小时。在应用超声波流量计开始检测前，需设置密度值，这便会造成与实际的密度值有着一定的测量误差。因此，在进行锅炉测试时，需要做好相应的措施，如对管道与储水罐做好保温，降低水温差带来的随机误差。

三、 提高超声波流量计测量准确度的方法

（一）降低噪声

在实际应用超声波流量计开展检测工作时，若想减小噪声对其测量结果的影响，必须要重视管路的设计，对各元件在工作状态下产生的噪声做出准确的评估，对于一些特殊的管路，应及时向生产商了解。再者，在安装调压阀时，应将其与流量计串联，在向厂家咨询后对其产生的噪声做出评估。据自身多年的工作经验分析，如果将流量计安装在调节阀的下游，此时要想提高测量数据的精确性，则需确保上游直管的长度满足要求。此外，如果调节阀产生的噪声较大，必然会对流量计的正常检测工作带来影响，所以在安装调节阀时，为了提高测量的准确性，不应该将其安装在下游。最后，如果管道内的压差明显、流速快时，就会出现多种噪声，其频率可能会与超声波相同，这都会导致流量计在检测过程中受到影响。这些噪声的传播路径是多变的，既可能向下游传播，也会向上游传播，所以在安装流量计时，应多方面分析噪声对流量计性能所产生的影响。故此，要想实现降噪，一般会优化噪声的传播通道，在调节阀与流量计之间，合理的安装三通、弯头、消声器，这样就可以有效的降低噪声。

（二）降低杂质的措施

要想有效的降低杂质的影响，需做好锅炉循环水的监测工作，定期对流量计、直管段进行清洗。对流量计内壁进行清洗后，如果仍然有着腐蚀痕迹，必须要再一次进行校准，这样就能够有效的避免在清洗内部腐蚀后造成的内径增加问题。由于流量的大小与内径有着直接的关系，内径越大，流量越大，因此所测流量会小于实际流量，这就会造成流量计的检测误差偏负，此时需要进行再次检测。

当前，厂家都会针对超声波流量计配置专业的测量软件，这样便于在实际检测过程中有效的了解并清除超声波流量计的具体使用情况，根据实际的参数精准判断流量计的状态，并分析可能存在的问题。例如，当流量计在应用中可能会导致内壁出现杂质的堆积，这时就会造成软件中的声道声道接收率和增益等参数发生变化，此时就能够依据实时的监测数据对其做出相应的分析。

表1 超声波流量计维护校准记录

（三）确保压力、温度测量准确性

在应用超声波流量计时，应重视实验现场的压力、温度值。一般需要对压力、温度进行及时检查，以此确保压力、温度变送器的示值误差与准确度等级的要求相符合。当出现不符合标准要求时，应及时做好校准或者更换。再者，为了降低温度变化对零位造成的影响，可以在压力变送器上遮盖一层篷布。同时，还应做好温度变送器的保养，定期添加导热油，还需要重视保护管套的维护工作，定期清洁、清洗。此外，要想提高计量的准确性，必须要重视测量范围，应确保测量范围不低于全量程的10%，这样才能有效提高计量检测的准确性。

四、结语

  综上，随着超声波流量计的大范围应用，对其测量准确度的影响因素也多种多样，因此在其应用中，相关检定人员应针对不同的影响因素，采取有效的控制措施，以此来保障超声波流量计测量的准确性。

文章来源：  《产品可靠性报告》   https://www.zzqklm.com/w/kj/32519.html