超聲波流量計(jì)的特點(diǎn)包含無可動部件、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(jì)量需求相符合，故而被廣泛的運(yùn)用于鍋爐循環(huán)水量測試中。而與其他計(jì)量儀表相同，超聲波流量計(jì)在測量時(shí)也會受到多種因素的影響，使其準(zhǔn)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(jì)測量準(zhǔn)確度提高。

1超聲波流量計(jì)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(jì)這**量測量儀器的應(yīng)用逐漸廣泛，在測量大管徑流量及不易接觸、觀察的流體時(shí)十分適用。以信號檢測原理為根據(jù)，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(jì)進(jìn)行分類。而在這些分類中，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(zhǔn)確度，故而應(yīng)用十分廣泛。

1.1噪聲法超聲波流量計(jì)

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。流體流動于封閉管道中時(shí)，通常都會有漩渦、奈流現(xiàn)象出現(xiàn)，再加上存在流體剪切力，故而也會有一定頻率的與流速相關(guān)的聲波噪聲信號產(chǎn)生，對此，通過分析噪聲信號便能將流速信息得到。噪聲法超聲波流量計(jì)電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡單，成本偏低，安裝使用時(shí)也十分簡捷，在便捷式計(jì)量、應(yīng)用等場合中十分適用。然而，噪聲法超聲波流量計(jì)通常都不具備較高的準(zhǔn)確度，在小流速、小管徑、較大環(huán)境干擾的流場測量中并不適用。

1.2相關(guān)法超聲波流量計(jì)

相關(guān)法超聲波流量計(jì)工作原理為：當(dāng)管道內(nèi)的流體流動時(shí)，會有隨機(jī)擾動出現(xiàn)，隨后會有有關(guān)于流動狀況的流動信號產(chǎn)生，且該信號具備統(tǒng)一特性。以相互關(guān)聯(lián)的特征變化為根據(jù)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、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(jì)

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

1.4時(shí)差法超聲波流量計(jì)

當(dāng)超聲波傳播介質(zhì)為流體時(shí)，其速度會受到流體速度的影響，順流、逆流會有傳播時(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(xiàn)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(jì)測量準(zhǔn)確度的影響因素

對于超聲波流量計(jì)而言，其準(zhǔn)確性不但有關(guān)于自身，同時(shí)也有關(guān)于流量計(jì)算機(jī)、色譜分析儀、壓力與溫度測量儀表等設(shè)備的可靠性。另外，設(shè)備安裝、設(shè)計(jì)選型、環(huán)境影響等也會對超聲波流量計(jì)測量準(zhǔn)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阻流管件（如閥門、彎頭等）的存在，會有一定的噪聲形成，在設(shè)計(jì)、安裝計(jì)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(xiàn)場工況條件，各類無法預(yù)見的因素如不同功率下的壓縮機(jī)噪聲震動等所造成的噪聲仍會對實(shí)際運(yùn)用中的超聲波流量計(jì)造成影響。由降壓元件所形成的噪聲更是突出，部分低噪聲閥門甚至還會造成比調(diào)壓閥更大的影響，而造成這一現(xiàn)狀的主要原因便是噪音頻率被低噪聲技術(shù)調(diào)至20kHz以上，處于人耳聽力不敏感的高頻范圍，剛好又重合與超聲波流量計(jì)超聲頻率，故而嚴(yán)重影響到流量計(jì)。

2.2雜質(zhì)的影響

當(dāng)鍋爐循環(huán)水途徑超聲波流量計(jì)時(shí)，各類雜質(zhì)等在流量計(jì)探頭或管道內(nèi)堆積時(shí)，就會對其準(zhǔn)確度造成影響，雜質(zhì)附著于探頭表面會使管道內(nèi)超聲波的傳輸時(shí)間縮短，進(jìn)而探頭敏感性造成影響，計(jì)量撬上游直管段表面粗糙度也會受到影響，影響氣體流態(tài)，進(jìn)而對流量計(jì)準(zhǔn)確度造成影響。大量實(shí)踐表明，部分流量計(jì)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。隨著溫度的變化，液體溫度及密度也會發(fā)生相應(yīng)的改變。在利用超聲波流量計(jì)進(jìn)行測量前，必須對被測液體的密度值進(jìn)行人為設(shè)定，這樣一來就會導(dǎo)致真實(shí)及設(shè)定的被測液體密度值會有差異存在，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(jì)理論計(jì)算公式是設(shè)定管道內(nèi)流速均勻分布，但其內(nèi)卻存在不均勻的流蘇分布，如層流等，故而會導(dǎo)致測量出現(xiàn)誤差。鍋爐循環(huán)水水量測試中，所選用的給水泵應(yīng)以穩(wěn)定為主，病情要將鍋爐壓力維持在穩(wěn)定，以此對壓力波動而引發(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(jì)的測量是利用聲學(xué)中的反射原理，但受管道材質(zhì)、內(nèi)表面粗糙情況的影響，超聲波在管道壁面處會形成折射和散射，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程中，應(yīng)選用內(nèi)壁光滑、無彎曲、無變形的鋼管做給水管，以減少超聲波在管內(nèi)折射和散射的來源。

2.6直管段的影響

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

2.7管道震動的影響

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

3降低影響超聲波流量計(jì)測量準(zhǔn)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(jì)測量準(zhǔn)確度所受噪聲的影響降低，*先在設(shè)計(jì)計(jì)量管路系統(tǒng)時(shí)，就應(yīng)綜合評估管路矽統(tǒng)各阻流件所形成的噪聲。對于部分管路系統(tǒng)較為特殊時(shí)，可咨詢流量計(jì)生產(chǎn)廠家；其次，串聯(lián)安裝調(diào)壓閥等調(diào)節(jié)閥與超聲波流量計(jì)時(shí)，應(yīng)向生產(chǎn)廠家咨詢，評估調(diào)節(jié)閥形成的噪聲，將流量計(jì)噪聲敏感度掌握。通常情況下，若是在調(diào)節(jié)閥下游超聲波流量計(jì)進(jìn)行的安裝，要想使其對流量計(jì)準(zhǔn)確度的影響降低，通常對上游直管段有著較長的要求，成本較高。此外，若是調(diào)節(jié)閥有著較高的噪聲，流量計(jì)就會受到影響無法正常工作，故而調(diào)節(jié)閥下游不應(yīng)進(jìn)行超聲波流量計(jì)的安裝；*后，在高流速、大壓差情況下，部分流量調(diào)壓閥、控制閥會形成與超聲波頻率范圍相符的噪聲，而部分靜音調(diào)壓閥也會達(dá)到與超聲波頻率范圍相符的工作頻率，流量計(jì)受到這些因素的影響都無法正常運(yùn)作。而這類噪聲的傳播方向可朝著上游也可朝著下游，故而即便將流量計(jì)安裝在調(diào)節(jié)閥上游也必須要對流量計(jì)計(jì)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(dá)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(diào)節(jié)閥與流量計(jì)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(jiān)測工作，對直管段、流量計(jì)的清洗周期合理進(jìn)行確定。在清洗了超聲波流量計(jì)內(nèi)壁之后，若是存在較為明顯的腐蝕，應(yīng)重新校準(zhǔn)。避免將內(nèi)部的腐蝕清洗后進(jìn)一步擴(kuò)大流量計(jì)的內(nèi)徑。再加上流量與內(nèi)徑的平方呈正比，故而流量計(jì)所測流量通常都會比實(shí)際流量偏小，這樣一來就會導(dǎo)致流量計(jì)出現(xiàn)誤差偏負(fù)的測量結(jié)果。針對于此，就必須重新校準(zhǔn)。現(xiàn)階段，各個(gè)超聲波流量計(jì)生產(chǎn)廠家都配備有專用的監(jiān)測超聲波流量計(jì)實(shí)際測量性能的軟件，將這些軟件充分運(yùn)用到實(shí)際使用過程中，可對超聲波流量計(jì)工作情況進(jìn)行充分了解，并以相關(guān)參數(shù)為根據(jù)對流量計(jì)的工作狀況、或許會出現(xiàn)的問題進(jìn)行判斷。如超聲波流量計(jì)內(nèi)壁存在嚴(yán)重的臟物堆積時(shí)，生產(chǎn)廠家所預(yù)定的聲道接收率、增益等參數(shù)的合理范圍就會與其實(shí)際范圍不符合，此時(shí)就應(yīng)以氣質(zhì)監(jiān)測情況為根據(jù)展開綜合分析，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(jì)并聯(lián)在一起的管路系統(tǒng)中，為了將整體測量的準(zhǔn)確度提高，應(yīng)盡量選擇少量大口徑的超聲波流量計(jì)進(jìn)行測量。

3.3確保壓力、溫度測量準(zhǔn)確性

超聲波流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用中，必須現(xiàn)場核查壓力、溫度測量值。在對流量計(jì)算機(jī)內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)要求不符合的情況必須及時(shí)送檢、校準(zhǔn)或是更換。同時(shí)，可將遮陽篷置于壓力變送器上，以免其零位受到溫度變化的影響。應(yīng)定期將導(dǎo)熱油添加至溫度變送器中，對其保護(hù)套管內(nèi)進(jìn)行雜質(zhì)檢查、清理，以免延緩了溫度的傳輸。此外，應(yīng)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(kuò)展誤差限。

近年來，超聲波流量計(jì)的應(yīng)用十分普及，而隨著不同條件下超聲波流量計(jì)的應(yīng)用，對其測量準(zhǔn)確度造成影響的因素也更加復(fù)雜多樣，對此，超聲波流量計(jì)實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)使用維護(hù)人員就必須對其運(yùn)行狀況進(jìn)行分析、探索，合理進(jìn)行對策制定，為期準(zhǔn)確度提供可靠保障。