超聲波流量計的特點包含無可動部件、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。而與其他計量儀表相同，超聲波流量計在測量時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探討了改善措施,以期將超聲波流量計測量準(zhǔn)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、時差法、相位差法與直接時差法）等對超聲波流量計進(jìn)行分類。而在這些分類中，頻差法及時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

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，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電路設(shè)計結(jié)構(gòu)較為簡單，成本偏低，安裝使用時也十分簡捷，在便捷式計量、應(yīng)用等場合中十分適用。然而，噪聲法超聲波流量計通常都不具備較高的準(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

相關(guān)法超聲波流量計工作原理為：當(dāng)管道內(nèi)的流體流動時，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，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

當(dāng)波源與接收者之間出現(xiàn)距離變化時，接收波的頻率也會受到相應(yīng)的影響，距離變大時頻率會逐漸變小，而距離變小時頻率則會逐漸變大，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的制作。多普勒超聲波流量計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時差法超聲波流量計

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

2超聲波流量計測量準(zhǔn)確度的影響因素

對于超聲波流量計而言，其準(zhǔn)確性不但有關(guān)于自身，同時也有關(guān)于流量計算機(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)計選型、環(huán)境影響等也會對超聲波流量計測量準(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、安裝計量裝置時便予以了重視。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際運(yùn)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超聲頻率，故而嚴(yán)重影響到流量計。

2.2雜質(zhì)的影響

當(dāng)鍋爐循環(huán)水途徑超聲波流量計時，各類雜質(zhì)等在流量計探頭或管道內(nèi)堆積時，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受到影響，影響氣體流態(tài)，進(jìn)而對流量計準(zhǔn)確度造成影響。大量實踐表明，部分流量計流量輸出受雜質(zhì)影響時偏差不低于0.3%。

2.3液體密度的影響

鍋爐循環(huán)水測試中，*低有著兩個工況（8小時）的固體燃料鍋爐測試時間要求。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，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(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誤差上升或是顯示錯誤等情況時常發(fā)生。對此，在對超聲波流量計進(jìn)行安裝的時候，*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測量準(zhǔn)確度所受噪聲的影響降低，*先在設(shè)計計量管路系統(tǒng)時，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，可咨詢流量計生產(chǎn)廠家；其次，串聯(lián)安裝調(diào)壓閥等調(diào)節(jié)閥與超聲波流量計時，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進(jìn)行的安裝，要想使其對流量計準(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，故而即便將流量計安裝在調(diào)節(jié)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(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)閥與流量計之間。

3.2降低雜質(zhì)的措施

進(jìn)一步落實鍋爐循環(huán)水監(jiān)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(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)大流量計的內(nèi)徑。再加上流量與內(nèi)徑的平方呈正比，故而流量計所測流量通常都會比實際流量偏小，這樣一來就會導(dǎo)致流量計出現(xiàn)誤差偏負(fù)的測量結(jié)果。針對于此，就必須重新校準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，各個超聲波流量計生產(chǎn)廠家都配備有專用的監(jiān)測超聲波流量計實際測量性能的軟件，將這些軟件充分運(yùn)用到實際使用過程中，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(shù)為根據(jù)對流量計的工作狀況、或許會出現(xiàn)的問題進(jìn)行判斷。如超聲波流量計內(nèi)壁存在嚴(yán)重的臟物堆積時，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際范圍不符合，此時就應(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，以多臺超聲波流量計并聯(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

超聲波流量計實際應(yīng)用中，必須現(xiàn)場核查壓力、溫度測量值。在對流量計算機(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，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送檢、校準(zhǔn)或是更換。同時，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，超聲波流量計的應(yīng)用十分普及，而隨著不同條件下超聲波流量計的應(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，超聲波流量計實際應(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。