超聲波流量計的特點(diǎn)包含無(wú)可動(dòng)部件、低壓力損失、較寬的量程比及在大口徑管道中十分適用等，與鍋爐循環(huán)水管道計量需求相符合，故而被廣泛的運用于鍋爐循環(huán)水量測試中。而與其他計量?jì)x表相同，超聲波流量計在測量時(shí)也會(huì )受到多種因素的影響，使其準確度降低。其測量造成影響的因素分析的同時(shí)探討了改善措施,以期將超聲波流量計測量準確度提高。

1超聲波流量計工作原理

由于集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，超聲波流量計這**量測量?jì)x器的應用逐漸廣泛，在測量大管徑流量及不易接觸、觀(guān)察的流體時(shí)十分適用。以信號檢測原理為根據，可采用噪聲法、相關(guān)法、多普勒法及傳播速度差法（頻差法、時(shí)差法、相位差法與直接時(shí)差法）等對超聲波流量計進(jìn)行分類(lèi)。而在這些分類(lèi)中，頻差法及時(shí)差法可將流體溫度變化而造成的聲速誤差克服，擁有較高的準確度，故而應用十分廣泛。

1.1噪聲法超聲波流量計

該方法是借助噪聲信號與流體流速之間的比例關(guān)系測量流量。流體流動(dòng)于封閉管道中時(shí)，通常都會(huì )有漩渦、奈流現象出現，再加上存在流體剪切力，故而也會(huì )有一定頻率的與流速相關(guān)的聲波噪聲信號產(chǎn)生，對此，通過(guò)分析噪聲信號便能將流速信息得到。噪聲法超聲波流量計電路設計結構較為簡(jiǎn)單，成本偏低，安裝使用時(shí)也十分簡(jiǎn)捷，在便捷式計量、應用等場(chǎng)合中十分適用。然而，噪聲法超聲波流量計通常都不具備較高的準確度，在小流速、小管徑、較大環(huán)境干擾的流場(chǎng)測量中并不適用。

1.2相關(guān)法超聲波流量計

相關(guān)法超聲波流量計工作原理為：當管道內的流體流動(dòng)時(shí)，會(huì )有隨機擾動(dòng)出現，隨后會(huì )有有關(guān)于流動(dòng)狀況的流動(dòng)信號產(chǎn)生，且該信號具備統一特性。以相互關(guān)聯(lián)的特征變化為根據可得到流體的具體流速。采用相關(guān)法進(jìn)行測量時(shí)，與流體介質(zhì)形狀種類(lèi)、管道口徑及超聲波速度之間的聯(lián)系并不大，在測量小流量、小管道或較大流速干擾的流體中十分適用。

1.3多普勒法超聲波流量計

當波源與接收者之間出現距離變化時(shí)，接收波的頻率也會(huì )受到相應的影響，距離變大時(shí)頻率會(huì )逐漸變小，而距離變小時(shí)頻率則會(huì )逐漸變大，這便是多普勒效應。借助該物理效應便可進(jìn)行多普勒超聲波流量計的制作。多普勒超聲波流量計不會(huì )對流場(chǎng)造成影響，屬于非接觸測量，不會(huì )出現壓力損失。但是，多普勒超聲波流量計在較為純凈的流體測量中并不適用，在所測量的流場(chǎng)中必須含有氣泡或雜質(zhì)。

1.4時(shí)差法超聲波流量計

當超聲波傳播介質(zhì)為流體時(shí)，其速度會(huì )受到流體速度的影響，順流、逆流會(huì )有傳播時(shí)間差存在，流速信息包含在此差值之中，由此就可將流體流速求出。而以時(shí)差的不同表現形式進(jìn)行劃分，主要包含相差、頻差及時(shí)差等。

2超聲波流量計測量準確度的影響因素

對于超聲波流量計而言，其準確性不但有關(guān)于自身，同時(shí)也有關(guān)于流量計算機、色譜分析儀、壓力與溫度測量?jì)x表等設備的可靠性。另外，設備安裝、設計選型、環(huán)境影響等也會(huì )對超聲波流量計測量準確度造成一定的影響。

2.1噪音的影響

鍋爐循環(huán)水管道中，因較快的氣流速度與各類(lèi)阻流管件（如閥門(mén)、彎頭等）的存在，會(huì )有一定的噪聲形成，在設計、安裝計量裝置時(shí)便予以了重視。然而，由于不斷變化的流量、溫度及壓力等現場(chǎng)工況條件，各類(lèi)無(wú)法預見(jiàn)的因素如不同功率下的壓縮機噪聲震動(dòng)等所造成的噪聲仍會(huì )對實(shí)際運用中的超聲波流量計造成影響。由降壓元件所形成的噪聲更是突出，部分低噪聲閥門(mén)甚至還會(huì )造成比調壓閥更大的影響，而造成這一現狀的主要原因便是噪音頻率被低噪聲技術(shù)調至20kHz以上，處于人耳聽(tīng)力不敏感的高頻范圍，剛好又重合與超聲波流量計超聲頻率，故而嚴重影響到流量計。

2.2雜質(zhì)的影響

當鍋爐循環(huán)水途徑超聲波流量計時(shí)，各類(lèi)雜質(zhì)等在流量計探頭或管道內堆積時(shí)，就會(huì )對其準確度造成影響，雜質(zhì)附著(zhù)于探頭表面會(huì )使管道內超聲波的傳輸時(shí)間縮短，進(jìn)而探頭敏感性造成影響，計量撬上游直管段表面粗糙度也會(huì )受到影響，影響氣體流態(tài)，進(jìn)而對流量計準確度造成影響。大量實(shí)踐表明，部分流量計流量輸出受雜質(zhì)影響時(shí)偏差不低于0.3%。

2.3液體密度的影響

鍋爐循環(huán)水測試中，*低有著(zhù)兩個(gè)工況（8小時(shí)）的固體燃料鍋爐測試時(shí)間要求。隨著(zhù)溫度的變化，液體溫度及密度也會(huì )發(fā)生相應的改變。在利用超聲波流量計進(jìn)行測量前，必須對被測液體的密度值進(jìn)行人為設定，這樣一來(lái)就會(huì )導致真實(shí)及設定的被測液體密度值會(huì )有差異存在，測量誤差也就由此產(chǎn)生。故而在鍋爐測試中，必須將管道及儲水罐保溫等措施落實(shí)，以此將給水溫差減少。

2.4流體速度的影響

超聲波流量計理論計算公式是設定管道內流速均勻分布，但其內卻存在不均勻的流蘇分布，如層流等，故而會(huì )導致測量出現誤差。鍋爐循環(huán)水水量測試中，所選用的給水泵應以穩定為主，病情要將鍋爐壓力維持在穩定，以此對壓力波動(dòng)而引發(fā)的水流變化進(jìn)行控制。

2.5折射和散射的影響

超聲波流量計的測量是利用聲學(xué)中的反射原理，但受管道材質(zhì)、內表面粗糙情況的影響，超聲波在管道壁面處會(huì )形成折射和散射，超聲波信號受到干擾。因此進(jìn)行水量測試的鍋爐在安裝過(guò)程中，應選用內壁光滑、無(wú)彎曲、無(wú)變形的鋼管做給水管，以減少超聲波在管內折射和散射的來(lái)源。

2.6直管段的影響

由于傳感器測定的是流體線(xiàn)速度，流體流速均勻時(shí)測量精度較高，因此在工業(yè)鍋爐水量測試過(guò)程中，應保證超聲波流量計入口前和出口后有足夠的直管段，要求上游直管段長(cháng)度不小于10倍管徑，下游不小于5倍管徑。如受鍋爐房條件限制，無(wú)法滿(mǎn)足上述要求，則可以采用高壓金屬軟管或者重新焊接旁通管路等方式，保證直管段長(cháng)度，降低測量誤差。

2.7管道震動(dòng)的影響

鍋爐給水泵、管道彎頭、控制閥門(mén)、上煤及出渣系統所構成的震動(dòng)都會(huì )在一定程度上影響到超聲波流量計測量準確度，誤差也就此產(chǎn)生。在水量測試中，因管道震動(dòng)而造成超聲波流量計誤差上升或是顯示錯誤等情況時(shí)常發(fā)生。對此，在對超聲波流量計進(jìn)行安裝的時(shí)候，*先就應注重與噪聲來(lái)源地之間的距離，其次可借助較小震動(dòng)的泵將管道震動(dòng)減小。

3降低影響超聲波流量計測量準確度因素的措施

3.1降低噪聲的措施

要想將超聲波流量計測量準確度所受噪聲的影響降低，*先在設計計量管路系統時(shí)，就應綜合評估管路矽統各阻流件所形成的噪聲。對于部分管路系統較為特殊時(shí)，可咨詢(xún)流量計生產(chǎn)廠(chǎng)家；其次，串聯(lián)安裝調壓閥等調節閥與超聲波流量計時(shí)，應向生產(chǎn)廠(chǎng)家咨詢(xún)，評估調節閥形成的噪聲，將流量計噪聲敏感度掌握。通常情況下，若是在調節閥下游超聲波流量計進(jìn)行的安裝，要想使其對流量計準確度的影響降低，通常對上游直管段有著(zhù)較長(cháng)的要求，成本較高。此外，若是調節閥有著(zhù)較高的噪聲，流量計就會(huì )受到影響無(wú)法正常工作，故而調節閥下游不應進(jìn)行超聲波流量計的安裝；*后，在高流速、大壓差情況下，部分流量調壓閥、控制閥會(huì )形成與超聲波頻率范圍相符的噪聲，而部分靜音調壓閥也會(huì )達到與超聲波頻率范圍相符的工作頻率，流量計受到這些因素的影響都無(wú)法正常運作。而這類(lèi)噪聲的傳播方向可朝著(zhù)上游也可朝著(zhù)下游，故而即便將流量計安裝在調節閥上游也必須要對流量計計量性能所受噪聲影響予以足夠的考慮。該情況下，要想將降噪目的達成，所選用的方式通常是對噪聲傳播通道進(jìn)行處理，如將彎頭、三通或消聲器安裝在調節閥與流量計之間。

3.2降低雜質(zhì)的措施

進(jìn)一步落實(shí)鍋爐循環(huán)水監測工作，對直管段、流量計的清洗周期合理進(jìn)行確定。在清洗了超聲波流量計內壁之后，若是存在較為明顯的腐蝕，應重新校準。避免將內部的腐蝕清洗后進(jìn)一步擴大流量計的內徑。再加上流量與內徑的平方呈正比，故而流量計所測流量通常都會(huì )比實(shí)際流量偏小，這樣一來(lái)就會(huì )導致流量計出現誤差偏負的測量結果。針對于此，就必須重新校準?，F階段，各個(gè)超聲波流量計生產(chǎn)廠(chǎng)家都配備有專(zhuān)用的監測超聲波流量計實(shí)際測量性能的軟件，將這些軟件充分運用到實(shí)際使用過(guò)程中，可對超聲波流量計工作情況進(jìn)行充分了解，并以相關(guān)參數為根據對流量計的工作狀況、或許會(huì )出現的問(wèn)題進(jìn)行判斷。如超聲波流量計內壁存在嚴重的臟物堆積時(shí)，生產(chǎn)廠(chǎng)家所預定的聲道接收率、增益等參數的合理范圍就會(huì )與其實(shí)際范圍不符合，此時(shí)就應以氣質(zhì)監測情況為根據展開(kāi)綜合分析，對其原因進(jìn)行判斷。此外，氣質(zhì)條件偏差時(shí)，以多臺超聲波流量計并聯(lián)在一起的管路系統中，為了將整體測量的準確度提高，應盡量選擇少量大口徑的超聲波流量計進(jìn)行測量。

3.3確保壓力、溫度測量準確性

超聲波流量計實(shí)際應用中，必須現場(chǎng)核查壓力、溫度測量值。在對流量計算機內壓力、溫度變送器示值誤差是否與精度等級要求相符時(shí)，可采用壓力、溫度變送器的手操器進(jìn)行核查。一旦存在與標準要求不符合的情況必須及時(shí)送檢、校準或是更換。同時(shí)，可將遮陽(yáng)篷置于壓力變送器上，以免其零位受到溫度變化的影響。應定期將導熱油添加至溫度變送器中，對其保護套管內進(jìn)行雜質(zhì)檢查、清理，以免延緩了溫度的傳輸。此外，應合理選擇測量范圍，防止儀表實(shí)際工作范圍低于量程的10%，以致于測量誤差超出儀表擴展誤差限。

近年來(lái)，超聲波流量計的應用十分普及，而隨著(zhù)不同條件下超聲波流量計的應用，對其測量準確度造成影響的因素也更加復雜多樣，對此，超聲波流量計實(shí)際應用過(guò)程中，相關(guān)使用維護人員就必須對其運行狀況進(jìn)行分析、探索，合理進(jìn)行對策制定，為期準確度提供可靠保障。