超声波流量计计量精度影响因素研究
影响气体超声波流量计测量精度的影响因素
影响气体超声波流量计测量精度的影响因素现在，用于天然气计量的超声流量计的校准尽可能在流量校准装置上进行。
使用的校准时，可以发挥这一作用，这些参数，超声波流量计，在不同的值的情况下，或校准？本研究的目的是，如果该流体介质的温度变化的气体的超声波流量计，压力，以确定影响。
现在一种装置，可以进行校准天然气流量计，超声波流量计的流量计的校准。
这些器件是几乎所有的，由于使用天然气通过管道流动，在正常情况下，它是可以改变的参数影响声音的速度，温度，压力，气体组成等可能是。
使用的校准时，可以发挥这一作用，这些参数，超声波流量计，在不同的值的情况下，或校准？此外，通过改变温度和流体介质的声音的速度中的变化，如果进一步的实验。
(50℉)21℃高温下使用天然气，21(70℉)，10℃℃标定实验用氮气(70℉)，32℃(90℉)。
相对于平均校准曲线变化的影响，每个系列的校准，校准通过。
流量计校准满足的条件的再现，声速的变化的超声波流量计和所需的装置，在温度和压力的变化，也没有反应。
当用于从天然气中的液体介质的校准，切换成氮气，轻微观察到的变化是由于使用的状态方程，这两个不同的气体。
超声波流量计的校准过程中，测试结果的条件下尽可能集，这些表明可以包括在一个进一步的或不同的条件下的气态介质。
通过测量传播时间的超声波气体流量计，超声波测量天然气的原则，以处理与相关各方。
超声波流量一致的流体是小于在时间的传播方向。
两种状态，用于计算的平均流速的气体流的传播时间差。
，因为它包含的流量计的结构尺寸和传播时间只是物理，此流动方程，这是独立的(SOS)的气体流中的声音速度。
气体流量测量独立的因素会影响声音的速度中的气体的温度，压力，和气体的组合物，如：因此，通过作出的假设，它是可能的。
是值得考虑的一个不同的操作条件下的字段，如果这个假设是不正确的，超声波流量计校准的有效性。
首先，测定声速的气体的超声流量计中，如果有几个次要效果独立，它可能是由于以下原因。
影响气体超声波流量计计量精度的主要因素
影响气体超声波流量计计量精度的主要因素
1、信号因素
气体超声波流量计获得的全部流动信息都是通过超声信号得到的，因此超声波气体超声波流量计设计的关键内容之一，就是处理每一路超声信号，确保信号质量能够满足精确测量传播时间的要求。
另一个关键指标，就是自动增益控制，AGC越小越好，说明超声波气体超声波流量计的使用效果越好。
2、噪声因素
超声波是一种频率高于20kHz的机械波，如果介质中存在噪声，且该噪声大于20kHz的频段，就有可能导致换能器检测单位无法正常分辨工作脉冲信号和噪声，进而影响气体超声波流量计的计量精度。
在天然气企业输配气生产中，噪声的来源主要有压力或流量调节阀、流过管道的高速气流、突出的探头和整流器等。
为了减少噪声，在气体超声波流量计安装时应保证气体超声波流量计上游的最短直管段长度为10D(管道直径)，下游最短直管段长度为5D。
此外，信噪比(S/N)指标也可以用来衡量超声波气体超声波流量计的应用可靠性，信噪比值越大，说明超声波气体超声波流量计的使用效果越好。
3、气质因素
其一，当含有水、固体杂质或其他脏物的天然气流过超声波气体超声波流量计时，会将脏物堆积在气体超声波流量计表体管道内和超声波
换能器探头上，从而影响气体超声波流量计计量的准确性和稳定性。
其二，天然气气质组分变化波动较大，会造成计量数据的波动。
4、气体超声波流量计算机因素
在天然气计量系统中，气体超声波流量计算机接收压力变送器、温度变送器传输过来的模拟信号，经信号转换，按照相关计算方法进行标况体积气体超声波流量计算。
因此，气体超声波流量计算机的信号转换，以及压缩因子的计算方法和计算程序等也影响气体超声波流量计的计量精度。
影响超声波流量计性能的主要因素课件
管道材料和厚度
01
不同材料对声波的传播速度有不同的影响，而管道的厚度则影响声波的传播路径。因此，管道材料和厚度的选择对超声波流量计的测量精度有重要影响。
管道内壁粗糙度
02
管道内壁的粗糙度会影响声波的传播，特别是在管道内壁存在锈蚀或沉积物的情况下。为了获得更准确的测量结果，需要定期对管道内壁进行清理和维护。
03
提高超声波流量计性能的措施
流体特性
流体的物理性质，如密度、粘度、声速等，对超声波流量计的性能有显著影响。选择与流体特性相匹配的超声波流量计能够提高测量精度和稳定性。
总结词
选择合适的流体特性匹配的超声波流量计是提高其性能的重要措施之一。
管道的材质、尺寸、壁厚等特性对超声波流量计的性能也有影响。选择与管道特性相匹配的超声波流量计能够提高信号传输质量和测量可靠性。
02
影响超声波流量计性能的主要因素
流体密度和粘度
超声波流量计的测量精度受流体密度和粘度的影响。密度和粘度较大的流体可能导致声波传播速度变化，从而影响测量结果。
流体中的杂质和气泡
流体中的杂质和气泡会散射声波，影响声波的传播路径和速度，进而影响流量计的测量精度。
流体的温度和压力
流体的温度和压力变化会影响声波的传播速度和流量计的测量精度。因此，在高温或高压环境下使用超声波流量计时，需要特别注意流体的温度和压力对测量结果的影响。
多普勒效应是指当超声波遇到流体中的散射体时，散射体会使超声波的频率发生变化，通过测量这种频率变化可以推算出流体的流速。
传播时间差原理则是通过测量超声波在流体中顺流和逆流传播的时间差来计算流速。
超声波流量计广泛应用于石油、化工、水处理、电力等领域，尤其在管道流体和封闭容器的流量测量方面具有优势。
超声波流量计计量误差分析及控制措施研究
超声波流量计计量误差分析及控制措施研究发布时间：2022-03-05T07:30:55.835Z 来源：《探索科学》2021年11月上21期作者：蔡学蕊高媛[导读] 超声波流量计相比于其他流量计具有无节流件、高精度、压损小、耐腐蚀等特点，广泛应用于国内长输管道天然气计量系统。
由于超声波流量计具有准确度高、稳定性好、压损小、量程比宽、无可动部件、故障率低等特点，因而广泛应用于国内天然气计量领域。
在实际应用过程中，探头工作状态、气质情况、噪声、压力等都会对超声波流量计精度产生影响，甚至造成计量误差，而不同的故障类型，将有不同表现形式。
本文就其误差与控制措施展开了探究。
德州市产品质量标准计量研究院蔡学蕊高媛山东省德州市 253000摘要：超声波流量计相比于其他流量计具有无节流件、高精度、压损小、耐腐蚀等特点，广泛应用于国内长输管道天然气计量系统。
由于超声波流量计具有准确度高、稳定性好、压损小、量程比宽、无可动部件、故障率低等特点，因而广泛应用于国内天然气计量领域。
在实际应用过程中，探头工作状态、气质情况、噪声、压力等都会对超声波流量计精度产生影响，甚至造成计量误差，而不同的故障类型，将有不同表现形式。
本文就其误差与控制措施展开了探究。
关键词：超声波流量计；计量误差；误差控制 1超声波流量计工作原理目前，声波作为一种机械辐射能，是以实际物质为载体的纵向压力波，当物质在大气中发生振动时便产生声波。
声速的定义为声波在介质中的传播速度，受介质的弹性与密度的影响。
超声波流量计通过超声换能器（又称“探头”）产生超声波，由一个探头发射另一个接收，在流动介质中声波由上游向下游的传输时间小于声波由下游向上游的传输时间，这两个时间之差与气体的流速存在对应关系，通过这种时间差法可以得到介质中的声速与介质流速。
2超声波流量计计量误差影响因素 2.1管道结垢管道结垢影响因素的本质在于减小了管道的内径，对于时差式超声波流量计来说，当管道内径存在1%的误差时，就会产生约3%的流量测量误差。
影响超声波流量计测量准确度的因素探讨
管 道 内 流 体 的 流 速 也 是 影 响 测 量 准 确 度 的 一 个 关 键 因素。供水公司外输 泵房 普遍 存在 夜 间用水低 谷 ， 流 速 过低甚至倒流 （ 正 常 供 水 由于 种 种 原 因 也 会 经 常 出 现 低 流速供水的现象） 。实 验 证 明 ， 一 般 管 路 内 的 雷 诺 系 数 达
科 学 管 理 至 关 重 要 。现 场 安 装 环 境 、 管道 材 质及 内衬材
实际使用的管道 截面 不 完全 是圆形 ， 尤 其 是 大 口径
钢 管 。 用超 声 波 流 量 计 测 量 时 ， 声 束 穿 越 的 方 向 与 测 量 准 确 度 有 关 。 当按 实 际 声 程 输 入 管 径 时 ， 若 管 道 截 面 的
计 算面 积 小 于 实 际 面 积 ， 流量 测量 值偏 小 ， 如 图 Ａ， 反 之 则偏大 ， 如 图 Ｂ。
料、 管道参数输入 、 传 感器 的安 装与 定位 、 外 界 因素影 响 等 都 对 流 量 计 的 测 量 准确 度 有 一 定 的 影 响 。
图Hale Waihona Puke 图Ｂ 若管径输入时 已考虑 管 圆度 因素 ， 使 计算截 面 与实
安装时 ， 一般 要 求 流 量 计 上 游 、 下游分别有管径 ｌ Ｏ倍
和 ５倍 以 上 的直 管 段 ， 以 确 保 被 测 介 质 的 流 态 满 足 仪 表 精度要求 ， 现 场 安 装使 用 时 ， 经 常 不 能找 到 满 足 要 求 的 安 装 位 置 。 以 ＤＮ５ ２ ９钢 管 为例 ， 以上游 １ Ｏ倍 下 游 ５倍 管 径 为标准位置 ， ２合 流 量 计 串 联 安 装 ， １台 便 携 流 量 计 在 不 同位 置 与 １台安 装 在 标 准 位 置 的 同 型 号 固 定 式 超 声 波 流 量 计 作 比对 ， 结果 见下表 １ ：
超声波流量计精度的影响因素
超声波流量计精度的影响因素
电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律的原理来工作的，具有导电性能的导体在磁场中做切割磁力线运动时，在其上、下游会产生感应电动势，方向按照右手定则。
所以一般电磁流量计的应用场合，对流体的电导率有一定的要求，应用过程中以5us/cm作为分界线。
电磁流量计和超声波流量计等都属于速度式流量计，所有其精度的受影响因素都包括：流体的絮流情况（流体是否均匀分布），衬里内垢。
1、流体的絮流引起的误差：
液体在管道内流速V为轴对称分布时，且在均匀磁场中，流量计电极上所产生的电动势的大小与流体的流速分布无关，与流体的平均流速成正比，否则对电极所产生的感应电动势就不同，所以，必须选择流体流速扰流尽量小的测量管段安装电磁流量计，避免不必要的误差。
2、衬里内垢引起的误差：
在化工企业、水处理企业、就是平时生活用水的计量仪表，我们经常看到起内壁附着一层水垢或化学污层，不要小看这薄薄的一层，其可以改变电磁流量计的电动势偏差，进而产生零点错位。
所以我们经常看到一些污水处理厂，为了提高其计量精度，经常去清洗插入电磁流量计的电极。
随着电子芯片技术和计算机运算效率的提高，超声波流量计在流体计量、节能检测等行业中将会有着主导市场的作用。
超声波流量计精度的影响因素主要就是这些了，大家在使用过程中一定要避免这些因素的影响。
超声波气体流量计检测精度影响因素分
超声波气体流量计检测精度影响因素分摘要：随着国家煤改气工程的推进，对天然气管道运输及测量技术的要求也越来越高。
超声波流量计因测量稳定、压力损失小以及安装简便等特点使其在石油化工、冶金、电力等工程领域的应用越来越广泛。
在当今多种超声波流量计中，时差法超声波流量计是应用最为广泛的，其检测原理是计算声道传播路径上的平均速度，并通过修正系数补偿的方式来得出管道的截面速度。
然而，超声波流量计的测量精确度会受到诸多因素的影响，如输送流体的性质、管道内流体雷诺数、流量计的安装位置和声道位置等，这些参数的变化都会对超声波流量计测量时间差造成影响。
关键词：超声波；气体流量计；检测精度；影响因素1导言随着天然气运输贸易的发展，天然气需求量将越来越高。
当前运输天然气最常见的方式就是通过管道运输，因此对天然气输送量的精确监测对于预防管道泄漏等安全事故有着重要意义。
而从当前研究文献来看，关于超声波流量计在天然气流量测量中的精度影响因素报道比较少见。
天然气由于密度、黏度均低于空气，因此在相同实验条件下其管道内流体速度分布也会有很大区别。
2检测原理2.1超声波流量计测量原理图1所示为基于时差法的双声道超声波流量计的测量原理。
图1 测量原理原理图通过流量计上、下游探头来测量超声波在气体管道的顺流、逆流响应时间，得出体积流率的计算公式如下：式中，vm———管道截面速度vL———声道上流体平均线速度L———流量计探头之间的声道长度t1和t2———分别表示管道内流体顺流、逆流的传播时间θ———声道与管道轴线的夹角Q———管道内流体的体积流量A———管道的横截面积K———修正系数2.2管道内气体速度分布由于气体的黏度作用，管道截面处流体速度呈梯度分布，管道中心轴线处流速最高，贴近管道壁面处流速为0，当管道内任意位置截面处气体速度分布情况相同，则认为气体流动达到充分发展。
根据雷诺数大小可以将流体流动状态分为2种，即层流状态和湍流状态，如图2所示。
超声波流量计影响因素的分析及对策
第7卷第4期2009年12月中 国 工 程 机 械 学 报CH I N ESE JOU RNAL O F CONS TRUCT ION MAC HIN ERY Vol.7No.4 Dec.2009作者简介周爱国(3),男,副教授,工学博士2z @j 超声波流量计影响因素的分析及对策周爱国,阮杰阳,刘 凯,陆敏恂(同济大学机械工程学院,上海 201804)摘要:气体超声波流量计在信号、硬件电路、流场等因素的问题,严重制约了产品的计量精度、稳定性、重复性等基本指标,制约了产品化的发展.分别从上述三方面深入研究了超声波流量计影响因素,并提出一些针对性的解决方法,对今后深入研究超声波流量,提高流量计的适应性和精度具有实际作用.关键词:超声波;气体流量计;影响因素;适应性中图分类号:TN 912 文献标识码:A 文章编号:1672-5581(2009)04-0469-05An al ysis a n d s t r at eg y f o r i mp acts o n ul t r as o nic f l ow met er sZHOU Ai 2g uo ,RUAN J i e 2y a ng ,L IU Kai ,L U Mi n 2x u n(Coll ege of Mechani cal Engi neeri ng ,Tongji Universit y ,S hanghai 201804,Chi na)A b s t r act :The p roduct meas ure ment p recis ion ,s tabili t y and ro bust ness are cri tically co ns t rai ned b y s uch fact ors as sig nal ,hard ware ci rcui t an d flow field on ult ras onic gas flow met ers.T he imp acts an d s olut ions a re sp ec ul at ed bas ed on t he besp o ke fact ors .T herefo re ,t his ap p roach p aves a ven ue for imp rovin g th e adap t a 2bilit y an d p recisio n of flow met e rs.Ke y w or ds :ult ras onic w ave ;gas flow mete r ;impact ;adap tabilit y 超声波气体流量检测技术是近年来流量检测领域的一个亮点,从目前在中、大口径管道气体流量计量中的应用情况来看,超声波流量计在计量精度、可靠性、压力损失、维护费用以及制造成本等方面相比其他计量器具都有自己独到的优势,特别是在天然气输送领域,超声波流量计已有成为最佳选择的趋势[1].气体的超声流量测量存在传播衰减大、信号不稳定、信噪比提高受制约、声透射率不稳定、声学噪声干扰和气体流场不稳定等严重问题,液体超声波流量计中已经成熟的信号处理方式根本不适于气体测量领域.由于以上问题的存在,严重制约了产品的计量精度、稳定性、重复性等基本指标,制约了产品化的发展[2].1 信号因素分析1.1 超声波的衰减特性超声波在非理想的媒介中传播时,会出现声波随着距离增加而逐渐衰减的物理现象,产生了将声波转换为热耗散过程,这就称为媒质中的声衰减,或叫做声吸收.引起媒质对声波吸收的原因很多,主要有粘滞吸收和热传导.根据声吸收的通用公式[3]:α=αχ+αη1+αR (1)式中:α为声衰减系数;αχ为声的热传导系数,αχ=ω22ρ0c3χ1c V -1c p ,ω=2πf ,f 为超声波发射频率,ρ0为传:197-.E mail :houai guo to ng 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷 播媒介密度,c 为声波传播速度,χ为热传导系数,c V 为比定容热容,c p 为比定压热容;αη1为声的粘滞吸收系数,αη1=4ω26ρ0c 3η1,η1为切变粘滞系数;αR 为声的容变吸收系数,αR =ω22ρ0c3η2,η2为容变粘滞系数.将αR ,αη1和αχ的表达式代入式(1)可得α=ω22ρ0c343η1+χ1c V -1c p +η2令A η1=8π2η13ρ0c 3,A χ=2π2ρ0c 3χ1c V -1c p ,A R =π2η22ρ0c3,得α=f 2(A η1+A χ+A R )(2) 在常温常压下,空气的容变粘滞系数为:η2=1.7×10-3N s m -2,空气的密度为ρ0=1.21kgm -3,声波在空气中的速度为:c =344m s -1.将η2,ρ0,c 代入A R 计算式可得:A R =1.624×10-10s 2m -1.查表得[4]:在常温常压下,空气的A η1=0.99×10-11s 2m -1,A χ=0.38×10-11s 2m -1.本系统采用f =200kHz.将A η1,A χ,A R ,f 代入式(2)可得:α=7.04.超声波在介质中传播时,由于声波的扩散、散射和吸收,其衰减特性满足下式:P (x )=P 0e -αx (3)式中:P (x )为传输距离x 处的振幅;x 为接收探头到发射探头的距离;P 0为声压初始振幅(x =0).1.2 超声波衰减验证实验从图1可知,本系统采用200kHz 的超声波发生器,信号经过放大和滤波环节后,用示波器观察信号的电压峰值.图1 超声波衰减实验框图Fi g.1 U ltr as onic w a ve w ea ke n e xpe rime nt dia gra m由图2可以看到当探头距离小于30cm 时,理论曲线和实际曲线接近重合,当距离大于30cm 以后,实际信号曲线的斜率比理论斜率小,存在的原因是采集电路上存在固定的周期性的噪声干扰,当探头距离逐渐变大时,接受电路的信噪比降低,如图3为收发探头相距35cm 处信号采样,可见此处的信噪比为10∶1.图2 超声波信号衰减图Fi g.2 U lt ra sonic wa ve si gn al a tte nuat ion c hart 图3 35cm 处实验信号和噪声图Fi g.3 Exper ime nt signal and noise c ha rt in 35cm1.3 超声波探头的选择超声波传感器又称为超声波换能器或超声波探头,在系统中它完成了高频声能与电能之间相互转化.按能量转换原理,超声波换能器可分为磁性换能器和电性换能器.本课题采用的超声波传感器是电性换能器,属于压电式[5].频率选择,首先要考虑在最大传播距离内,接收器能接收到足够声压与强度的超声波信号其次还要考虑超声波振动因机械效应、热效应、化学效应、生物效应等对周围环境的影响从这两个方面来说,由式074.. 第4期周爱国,等:超声波流量计影响因素的分析及对策 (2)可知,超声波的衰减系数与超声波频率的平方成正比,空气中超声波频率越小越好,但是考虑到气体流量检测精度,超声频率越大越好,而太大的超声频率又将造成过大的信号能量衰减.将二者折衷考虑,气体超声波流量计的超声波传感器的振荡频率选择在100～200k Hz 的范围内为最佳.本系统选用200kHz 的收发一体的探头[6].2 硬件因素分析2.1 计时模块因素时差法超声波流量计的计量精度主要在于超声波顺逆流的时间的计时精度,本系统综合得出的气体流速计算式为v =(t 2-t 1)L t -11t -12arccos θ(4)式中:t 1为顺流超声波渡越的时间;t 2为逆流超声波渡越时间;L =20cm ,L 为超声波发射和接收探头之间的渡越距离;θ=30°.根据式(4)计算得出:1μs 的计时差就会产生25cm s -1的速度差,如果采用分辨率更高的专用计数模块可以提高流速测量的分辨率,但是成本也会大幅度地提高.信号检测电路的设计方式也会对测量精度产生巨大的影响,由于超声波声强波形大小会在外界情况的变化下发生变化,采用普通门槛式检测方式会产生Δt 的误差.2.2 计时模块的改进设计采用高速高精度的计数硬件方法,可以提高超声波流量计的精度,本系统采用50M Hz 时钟的FP GA (现场可编程逻辑门阵列)芯片,内部带有锁相环(PLL )电路,可以将系统频率提高到100MHz.既能实现高精度的计数,计时分辨率为10ns ,速度分辨率为2.5m m s -1;同时也能实现系统后续的数据处理和系统控制,从总体上降低系统的设计成本.采用零点检测电路,将信号的计时截至时间定位图4中画圈处,用示波器观察的结果,如图5所示.图4 超声波检波波形图Fig.4 Ult r asonic w a ve detec tion c hart 图5 超声波过零检波波形图Fig.5 Ult r as onic w ave ze r o cr ossing de tection ch ar t观察图5,可见该电路设计能够消除因为信号不稳定而造成的误差Δt ,实现信号的过零检测.3 流场因素3.1 流速因素当流体流速比较小的时候,在工程上可以近似认为超声波射线是沿直线传播的.但是对于高速气体流量而言,这种差别是不能忽视的.假设管道直径为50m m ,声速和管壁的夹角为45°,声速为340m s -1,在流速为15,20,30ms -1时,对应声束偏移为6.24,8.32,12.50m m ,这样大的偏移距离已经和探头的半径相当,收到的信号幅值被严重削弱.如图6所示,当流体速度增加时,超声波的有效接受面积变小了,使接受信号强度变小.3 弯管对流场的影响上述所提及的充分发展的层流和紊流数学模型,实际情况往往不能和理想的数学模型相吻合气体需174.2. 中 国 工 程 机 械 学 报第7卷 经过相当长的直管段才能得到充分发展.全美气体联合会(A GA )发表的标准《A G A -9》建议在流量计的上游保留10倍管径的直管,下游保留5倍管径的直管.但即使如此,由于弯管所造成的流场分布不均匀,有报告指出可以传递到弯管后部22倍管径处[7].弯管引起的二次流动,其产生原因是弯管内外侧曲率不同.当内部流体微团运动时,由于离心力的不同,在管道截面上产生一个力场,从而推动流体微团产生径向运动.流动速度越快,管道弯曲半径越小,在管道内部的二次流强度越大,只有当流体由于内摩擦,并且失去了借以维持二次流的动力来源,其强度才会逐渐衰减.图7为理想的轴对称紊流和非对称紊流的流速分布图.由于流速分布的不对称,不能完全按照原理论数学模型进行流量的计算.实际上流量修正系数需要通过实验进行确定.图6 信号路径受流速影响示意图Fig.6 Signal pat h inf luenced by fl uidvelocity 图7 理想与实际流速分布示意图Fi g.7 I de al a nd r eal veloci ty dist r ibut ion3.3 流场的适应性设计图8 流量测量管道模型Fi g.8 Pipe m odel of fl ow me asu re ment 流量测量管道模型见图8,图中γ为超声波探头连线在管道横截面上的投影与管道横截面y 轴方向的夹角,L 为超声波探头连线中心到弯管出口的距离,D 为管道直径.通过应用流体仿真软件FL U EN T 的仿真结果,可以发现在流场保持不变的情况下,由于弯管的影响导致管道内的流速x 轴方向上的分布和y 轴方向上的分布是完全不一样,而且随着下游距离的变化,各截面流场的分布也是不一样的.在仿真的基础上,针对本管道特征,在理论上采用γ=90°,L =9.2D 和γ=70°,L =8.5D 都能以较小的流量误差来测量流道的真实流量值.实际安装过程中可以根据不同的安全要求选择合适的γ和L 的组合.4 结语通过分析以上各点的影响因素,可见超声波流量计需要在信号处理、硬件改进、提高安装精度、系统流场分析等方面进行更深入的研究,以提高气体超生波流量计的适应性和测量精度.本文主要在一次仪表上进行影响因素的分析,并提出了一些可实现的处理方法,但在实际设计中二次仪表的设计仍然存在很多的不稳定因素,因此还需要进行更多的研究,以提高气体超声波流量计的应用性.参考文献:[1] 杨声将,何敏,任佳.超声波流量计计量系统性能的主要影响因素[J ].天然气工业,2006,26(3):64-69.YAN G Shengjiang ,HE Min ,R EN Jia.Mai n facto rs i mpacti ng perfo rmances of ul t ras o ni cfl ow meter measurem ent system [J ].At ural G as I y ,6,6(3)66[] 李智录,杨震,张东生超声波流量计测流精度的实验研究[]西安理工大学学报,6,()6L I Z ,Y NG Z ,Z N G D T x y f f []f X ’U y f 274ndust r 2002:4-9.2.J .200221:9-72.hil u A hen H A o ngshe ng.he e pe ri me nt st ud o ul t ra so nic lo w met e r p re ci sio n J .J ou rnal o i a n nive rsit o 第4期周爱国,等:超声波流量计影响因素的分析及对策 Technol ogy ,2006,22(1):69-72.[3] 莫尔斯P M ,英格特K U.理论声学[M ].吕如榆,杨训仁,译.北京:科学出版社,1984.MOR SE P M ,IN GARD K U.Theoretical acou sti se[M].L V Ruyu ,YAN G Xunren ,Tras mat ion.Beiji ng :Science Press ,1984.[4] 杜功焕,朱哲民,龚秀芬.超声学基础[M].南京:南京大学出版社,2001.DU Gongh uan ,ZHU Zhemin 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超声波流量计误差
超声波流量计误差超声波流量计是一种常用的流量测量仪器，它利用超声波的传播速度和反射原理来测量流体的流速和流量。
然而，在实际应用中，超声波流量计的测量误差是不可避免的。
本文将从超声波流量计的原理、误差来源和误差控制等方面进行探讨。
一、超声波流量计的原理超声波流量计是利用超声波在流体中的传播速度和反射原理来测量流体的流速和流量的仪器。
它的工作原理是：超声波发射器向流体中发射超声波，超声波经过流体后被接收器接收到，根据超声波的传播时间和传播距离计算出流体的流速和流量。
二、误差来源超声波流量计的误差来源主要有以下几个方面：1. 流体介质的物理性质不同，如密度、粘度、温度等，会对超声波的传播速度产生影响，从而影响测量结果。
2. 测量管道的形状和尺寸不同，会对超声波的传播路径和反射情况产生影响，从而影响测量结果。
3. 测量管道内的气泡、颗粒等杂质会对超声波的传播和反射产生干扰，从而影响测量结果。
4. 测量管道的安装位置和方式不同，会对超声波的传播路径和反射情况产生影响，从而影响测量结果。
5. 超声波流量计本身的精度和稳定性也会对测量结果产生影响。
三、误差控制为了减小超声波流量计的误差，可以采取以下措施：1. 选择合适的流体介质，尽量减小物理性质的差异。
2. 选择合适的测量管道形状和尺寸，尽量减小传播路径和反射情况的影响。
3. 定期清洗测量管道，避免气泡、颗粒等杂质的干扰。
4. 选择合适的测量管道安装位置和方式，尽量减小传播路径和反射情况的影响。
5. 定期校准超声波流量计，保证其精度和稳定性。
综上所述，超声波流量计的测量误差是不可避免的，但可以通过选择合适的流体介质、测量管道形状和尺寸、清洗测量管道、选择合适的测量管道安装位置和方式以及定期校准超声波流量计等措施来减小误差，提高测量精度和稳定性。
超声波流量计计量系统性能的主要影响因素
Science &Technology Vision科技视界0引言,,,,。
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1超声波流量计计量系统性能的主要影响因素,,,,,、,,。
1.1噪声影响因素,,,、,,,,,,,。
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1.2脏污堆积因素,、,,,,。
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1.3温度、压力测量的准确度也是十分重要的因素、、(超声波流量计计量系统性能的主要影响因素张伟修蕾赵洪涛李云龙王世新(丹东东方测控技术股份有限公司,辽宁丹东118000)【摘要】当前从整体情况来看,我国的天然气工业有了迅猛的发展,其中,有多种类型的设备、技术、仪器设施,等等在天然气运行领域得到日益广泛的应用,有大量超声波流量计得到高质量的应用,特别是在大流量的高压的天然气计量工作得到深入的应用,并呈现出了巨大的应用优势。
【关键词】超声波流量计;计量系统;性能;影响因素;对策中图分类号:TE19文献标识码:ADOI:10.19694/ki.issn2095-2457.2021.23.28※基金项目:辽宁省重点研发计划指导计划项目(2019JH8/10100029)。
作者简介:张伟(1980.3.24—),男,黑龙江密山人,汉族,本科学历,学士学位,教授级高级工程师,主要从事仪器仪表研发工作。
74. All Rights Reserved.)、,、,,,,,,。
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2对超声波流量计计量系统性能影响因素的控制措施2.1从根本上有效避免或者降低噪声所产生的负面影响,,,,,,,,,。
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2.2更有效的处理和降低内壁脏污堆积问题,,。
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2.3着重做好温度压力的测量工作,确保其精准性,,,10。
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3结语,,。
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【参考文献】[1]周永红,黄纪伟.关于气体超声波流量计计量准确度影响因素的分析及对策[J].中国科技纵横,2015(21):124.[2]蒋辉,林媛媛,曹斯亮.天然气超声波计量系统性能的影响因素[J].油气储运,2012,31(1):53-56.[3]车义.影响气体超声波流量计计量精度的因素分析[J].科技创新与应用,2015(35):72.75. All Rights Reserved.Science&Technology Vision科技视界。
削减影响超声波流量计测量精度的因素的措施
削减影响超声波流量计测量精度的因素的措施背景信息超声波流量计是一种常见的流量测量仪器，其接受物理声学原理进行测量，通常适用于液体或气体流量的测量。
超声波流量计具有测量范围广、使用寿命长、精度高等优点，而且使用过程中不会对被测物体造成任何损伤。
不过，在实际使用中，超声波流量计测量精度受到很多因素的影响，如环境温度、流体粘度、流量速度等。
这些因素会导致超声波流量计测量的结果与实际值有确定的误差，影响了其测量精度和精准性。
本文将介绍一些措施，可以有效地削减这些因素对超声波流量计测量的影响，提高测量的精度和精准性。
影响因素及解决措施环境温度环境温度是影响超声波流量计测量精度的紧要因素之一、实在来说，当环境温度发生变化时，由于超声波在不同介质中传播速度不同而导致流量计测量结果发生误差。
为了削减环境温度的影响，可以实行以下几个措施：1.安装温度传感器来测量环境温度，并将其连接到流量计的温度补偿功能中，以确保全部的测量结果基于相同的环境温度值。
2.隔离流量计和传感器，可以使用隔热材料将其包覆，以削减四周温度的影响。
流体粘度流体的粘度是另一个影响超声波流量计测量精度的紧要因素。
当流体粘度加添时，由于声波在粘度较大的介质中传播速度较慢，因此流量计也会显现误差。
为了削减流体粘度的影响，可以实行以下几个措施：1.选择适当的超声波频率。
通常来说，对于更粘稠的流体，需要选择更低频率的声波以提高测量精度。
2.在超声波流量计和管道之间加添一个装置，以产生明显的旋转流动，如叶轮或螺旋流体加添器。
这将有助于将流体加速，并削减流体的剪切粘度。
3.避开在管道中形成气泡或空穴。
当气泡或空穴进入测量管道时，声波的传播会受到干扰，从而导致测量结果不精准。
可以使用气体抽取装置或气体分别器来去除管道中的气泡或空穴。
流量速度流量速度是影响超声波流量计测量的另一个因素。
当流量速度变化时，超声波流量计产生误差的可能性会加添。
为了降低流量速度的影响，可以实行以下几个措施：1.确保管道的截面积充分大，以确保流体的流速在测量范围之内。
超声波流量计误差
超声波流量计误差引言流量计是用于测量液体、气体或蒸汽流动的仪器。
超声波流量计是一种常用的流量计类型，它利用超声波技术进行流量测量。
然而，由于各种原因，超声波流量计可能存在误差。
本文将深入探讨超声波流量计误差的原因和解决方法。
超声波流量计原理及结构超声波流量计是基于声波传播速度与流体速度的关系进行原理测量的。
它通常由发射器、接收器和传感器组成。
发射器发射超声波信号，经过流体后由接收器接收，根据声波的传播时间和速度变化计算流体流速和流量。
超声波流量计误差的原因超声波流量计误差的产生有多个原因，主要包括以下几个方面：1. 流体特性不同类型的流体在传播超声波时会产生不同的声速，并且随着温度、压力和流速的变化而变化。
因此，如果流体特性不稳定或存在波动，超声波流量计的测量结果将受到影响。
2. 流道形状超声波流量计的流道形状对流体的流动行为有很大影响。
如果流道存在不均匀的形状或壁面摩擦，会产生流体速度的非均匀分布，从而导致测量误差的产生。
3. 流体输送流体在输送过程中可能存在脉动、涡流和湍流等现象，这些现象会导致超声波的衰减、散射和反射，影响超声波信号的传播和接收，进而影响测量结果的准确性。
4. 温度和压力变化超声波流量计的测量结果会受到温度和压力的变化影响。
温度的变化会导致流体密度和黏度的变化，从而影响流体的流速和流量。
压力变化则会影响流体的压缩效应和密度，进而影响超声波的传播速度和传播时间。
超声波流量计误差的解决方法为了减小超声波流量计的误差，可以采取以下方法：1. 校准和调试定期对超声波流量计进行校准和调试，以确保其测量结果在一定误差范围内准确可靠。
校准和调试包括检查传感器位置、调整发射器和接收器的参数，以及与标准流量计进行比对等。
2. 优化流道设计优化超声波流量计的流道设计，确保流道的形状光滑均匀，减少壁面摩擦和不均匀流速的影响。
合理选择流道材质和处理工艺，以降低噪声和干扰。
3. 降低流体脉动通过改善流体输送系统、优化管道布局和减小流体脉动等方法，降低流体的非均匀性，减小超声波的衰减、散射和反射现象，提高测量精度和稳定性。
超声波流量计精度的影响因素研究
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·102·2023年第21期文章编号：2095-6835（2023）21-0102-03超声波流量计精度的影响因素研究卜庆超（国家管网集团北方管道有限责任公司沈阳油气计量中心，辽宁沈阳110170）摘要：超声波流量计作为国内天然气长输管道最常用的计量设备，其精度决定双方贸易交接的公平性。
由于目前国内采用标准条件下的体积计量，因此，压力、温度和组分等因素都会对超声波流量计的计量结果产生影响。
从超声波流量计工作原理着手，分析超声波流量计精度的影响因素，通过实例证明不同变量对超声波流量计的影响量，并提出管控措施，实现公平计量。
关键词：天然气；超声波流量计；计量精度；控制措施中图分类号：TH814文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.21.030天然气作为大宗能源商品，具有高热值、无污染、无公害等特点，符合国家“双碳”发展要求，已进入千家万户及各行各业。
管道运输是天然气常用的运输方式，目前中国已建设西气东输、中俄管道等大型天然气管道运输项目，管道总里程超过7万km。
超声波流量计具有准确度高、稳定性好、压损小、量程比宽、无可动部件、故障率低等特点，常用于国内天然气长输管道中，在贸易交接中公平性一直是交接双方关注的重点，也是中国交接计量的根本要求[1]。
1超声波流量计工作原理超声波流量计与天然气管道同径铺设，通过法兰连接，流量计内部设置多对超声换能器（又称“探头”），每对探头均可接收和发送超声波，一个探头发送，另一个探头接收。
管道内流动的天然气影响超声波传播速度，进而影响接收时间，在流动介质中超声波顺流传播速度快于逆流传播速度，即顺流的传播时间小于逆流的传播时间，产生时间差。
经分析，时间差值与管道内天然气流速存在对应关系，因此，可建立时间差值与管道内天然气流速的数学模型[2]。
影响超声波流量计(热量表)测量精度的主要因素
淮安嘉可自动化仪表有限公司影响超声波流量计（热量表）测量精度的主要因素1、上下游直管段的影响由于时差式超声波流量计标定系数K值是雷诺数函数，所以当流体从层流过渡到紊流时，其流速分布不均匀，标定系数K值将产生较大的变化，从而影响测量准确度。
根据设计要求换能器应安装在上游直管段为10倍管径、下游直管段5倍管径的位置，对于上游存在泵、阀等设备时，需要按照“距离紊流、震动、热源、噪声和射线源越远越好”的要求做，换能器应安装在上游直管段30倍管径以上的位置。
直管段长度是保证时差式超声波流量计测量准确度的重要因素之一。
2、安装管道参数设置的影响根据时差式超声波流量计流量计量公式q v=（π/4）D2v，（q v瞬时流量，D管道直径，V流体流速m/s）当管道材质及尺寸设置与实际管道尺寸不符时，将使理论管道流通截面积与实际管道流通截面积产生误差，导致计算结果不准确。
换能器的安装距离是根据流体性质、管道材质、内外管径、安装方式等参数综合运算的结果。
据有关资料介绍，如果管道内径误差±1%，则引起约±3%的流量误差。
如果安装距离误差±1 mm将产生±1.5%以内的流量误差。
由此可见，只有正确设置管道参数，换能器才能安装正确。
因此，管道参数设置的准确性直接影响着时差式超声波流量计测量准确度。
淮安嘉可自动化仪表有限公司3、换能器安装的影响时差法超声波流量计测量器件换能器声波的传输分为直线式和反射式，反射式按安装方式又有V式、Z式、W式，可根据管径、所测流体性质，有无管衬以及现场安装条件进行选择。
另外换能器必须安装在与管线正切的方向，否则会影响声波的发射和接收，进而影响时差法超声波流量计的测量准确度。
4、被测流体含气量的影响不溶气体具有非常低的声阻抗，可能造成声束分散，含气量大时，将减弱声波信号强度，因此被测流体含气量对超声波流量计测量数据有很大影响。
在实际供热生产中，所有热量表安装的外部条件匀已很好地满足设计要求，但当锅炉出水温度低于80℃时，热量表工作正常，当锅炉出水温度高于80℃时，管道内会有细小的气泡产生，在闭环的锅炉系统中，这些气泡使终裹挟在流体里，从而影响时差法超声波流量计测量准确度，造成热量值的误差，影响热量调节工作。
影响超声波流量计测量精度的因素和解决方法 流量计技术指标
影响超声波流量计测量精度的因素和解决方法流量计技术指标精度是测量仪表的紧要指标，在时差法超声波流量计流量测量中，误差来源紧要来自以下几方面：⑴加工精度及温度变化对机械尺寸的影响。
声路角、管道直径D、声程L等机械参数的加工精度、温度稳定性对流量的测量有直接的影响。
在测量过程中，它们会随着温度的变化而变化。
这种误差可以通过精密加工，合理选材以及合理的结构设计使影响减到最小。
⑵温度变化对流速的影响。
超声波的传播速度随流体的温度的上升而上升，因而会给测量带来误差。
流体温度变化对精度的影响可以接受温度补偿方法通过测量流体的温度和温度补偿数学模型的计算实现自动补偿。
⑶电气特性上的误差。
器件工作不稳定、计数电路精度低会给流量测量带来误差。
为了减小该误差，我们选用100MHz、高精度、高稳定性的石英晶体振荡器作为时钟基准信号，选用大规模高速可编程逻辑器件（CPLD）来实现多而杂的逻辑掌控和高精度计时功能，以达到系统的稳定性和牢靠性。
⑷回波波形变化和幅值变化带来误差该变化会使超声波流量计二值化电路的计时比较点发生变化，造成波形误差。
这种误差用硬件方法很难克服，必需借助于软件方法引入智能分析算法加以解决。
定量掌控流量计干扰误差除去方法定量掌控流量计干扰误差一般表现为：量少时加注基本精准，量多时即加注时间越长误差越大，而且误差一般呈现为负误差，即实际加注的量总是小于触摸屏上显示的本次已加注量。
定量掌控流量计干扰误差原因分析：电磁干扰会产生大量干扰信号，让PLC接收其他非流量计发出的信号，从而导致PLC的积算数值大于流量计本身发出的数据总和，所以屏幕显示值大于实际流量。
定量掌控流量计干扰误差原因分析：电磁干扰通常有三种，线路干扰，电源干扰和空间干扰。
定量掌控流量计干扰误差解决方法有：将电磁阀和流量计的线路分开，不要混在一起。
将流量计的接线表头方向朝下，和电磁阀的出线线圈错开，不要同向，错开45～90度。
或加长流量计与电磁阀距离。
影响超声波流量计测量准确度的因素
影响超声波流量计测量准确度的因素1、上下游直管段对超声波流量计测量准确度的影响。
标定系数K是雷诺数的函数，流体从层流过度到紊流，流速分布不均匀，标定系数K将产生较大的变化，引起测量准确度下降。
根据使用要求，超声波流量计换能器应安装在上游直管段为10D，下游直管段为5D的位置，对于上游存在泵、阀等设备时直管段的长度，要求“距离紊流、震动、热源、噪音源和射线源越远越好”。
如果超声波流量计换能器安装位置的上游有泵、阀等设备，要求直管段为30D以上。
因此，直管段长度是保证测量准确度的主要因素。
2、管道参数设备对超声波流量计测量准确度的影响。
管道参数设置准确与否，与测量准确度关系密切。
如果管道材质及尺寸的设置与实际不相符，将使理论管道流通截面积与实际流通截面积产生误差，导致最终结果不准确。
另外，超声波流量计换能器之间的发射间距是根据流体(声速、动力粘度)、管道(材质和尺寸)、换能器的安装方式等各种参数综合运算的结果，换能器的安装距离产生偏差，也会引起大的测量误差。
其中管道内经的设置和安装距离对测量准确度影响比较突出。
据有关资料显示，若管道内经误差±1%，则引起约±3%的流量误差；若安装距离误差±1mm将产生±1%以内的流量误差。
可见，只有正确的设置管道参数，超声波流量计才能安装准确，减少管道参数对测量准确度的影响。
3、超声波流量计换能器安装位置对测量准确度的影响。
换能器的安装有反射式和直射式两种方式。
如利用直射式安装声速行程短，可增强信号强度。
4、耦合剂对测量准确度的影响。
为保证和管道充分接触，安装换能器时需要往管道表面均匀的涂一层耦合剂，一般厚度为(2mm—3mm)。
将耦合剂内的气泡和颗粒剂出来，使换能器的发射面紧密贴在管壁上。
测量循环水的流量计多安装在水井中，环境潮湿，有时会被水淹，如果选用一般的耦合剂，在短时间内便会失效，影响测。
浅析超声波流量计误差原因及减小误差的方法
浅析超声波流量计误差原因及减小误差的方法1、超声波流量计误差原因根据超声波流量计的计量原理及计算公式以及测量不确定度分析，从误差源的性质和发生原因可以归结为以下几点：（1）超声传播时延估计使用的时间基准误差。
（2）超声的实际传播长度误差。
（3）安装效应导致面平均流速测量误差。
（4）信号失真导致的流场信息获取不准确。
2、超声波流量计减小误差的方法（1）测量位置应选在探头上游大于10D和下游大于5D，充满液体的直管段处；双弯管和半开阀需要更多直管段；对于外夹式气体系统，建议最小采用20倍的上游直管段。
（2）测量点选择应尽可能远离泵、阀门等设备，避免干扰。
因要尽可能测量平直流体，避免紊流带来的测量误差。
（3）传感器在水平管线上安装时，应与垂直线有最小20°的夹角。
以避免气体在管道顶部聚集时产生的波束干扰。
（4）避免在雷诺数过渡区测量，当1000<Re<5000可以获得最好精度。
（5）测量点处应无焊缝，无振动及无电磁干扰源等；提供测试管道设计参数，现场用卡尺或钢卷尺和超声波测厚仪对管道外径及壁厚进行复核，为减小误差，管道外径及壁厚应进行多点测量后取其平均值。
（6）管路管材应均匀密实，易于超声波传播。
（7）必须把待安装换能器的金属管道表面打磨3倍探头面积，去掉锈迹油漆，使管壁表面光滑平整，露出管道金属的原有表面并保持原有弧度。
（8）气体超声波流量计与液体超声波流量计相比，测量信号更容易受到噪音信号干扰，如果信噪比在10:1以下，就无法准确测量。
因此在将换能器固定在管道上前，为减小管道噪音信号对测量结果的影响，应在管道外壁粘贴气体耦合剂薄膜，贴时应尽量减少气泡的产生，防止空气、沙尘和锈迹进入；如产生气泡应将气泡弄破，释放出气体。
（9）充分考虑管内硫沉积，结垢和腐蚀等状况，尽可能选择管内无沉积物，无腐蚀的管段进行测量。
（10）夹具应固定在换能器的中心部分，使之不易滑动。
气体超声波流量计精度影响因素分析
气体超声波流量计精度影响因素分析气体超声波流量计的精度受多种因素影响，以下是对这些因素的详细分析：一、设备本身的因素1.几何尺寸与传感器位置：o气体超声波流量计外壳的几何尺寸和超声波传感器位置参数的精度会直接影响测量精度。
任何微小的尺寸偏差或传感器位置不当都可能导致测量误差。
2.一体化技术与设计：o气体超声波流量计采用的一体化技术及其整体设计水平也是影响精度的关键因素。
设计合理的流量计能够减少内部误差，提高测量准确性。
3.电子元件与信号处理：o流量计内部的电子元件质量、稳定性以及信号处理能力也会对其测量精度产生影响。
高质量的电子元件和先进的信号处理算法能够提高流量计的测量精度。
二、环境条件与气体物性1.温度与压力：o温度和压力是影响气体超声波流量计精度的重要环境因素。
由于声速与温度、压力等环境因素密切相关，因此环境条件的变化会直接影响测量结果。
在实际应用中，需要对这些环境因素进行准确的监测和控制，以减小对测量精度的影响。
2.气体物性：o气体的密度、粘度和温度等物性参数也会影响气体超声波流量计的测量精度。
在测量之前，需要对待测气体的物性进行正确的测量或估算，以便在测量过程中进行修正和补偿。
三、安装与维护因素1.安装位置与朝向：o气体超声波流量计的安装位置和朝向对其测量精度有重要影响。
安装时应确保流量计处于水平位置，且传感器的朝向正确，以减少因安装不当导致的测量误差。
同时，上下游直管段的长度也需要符合设计要求，以保证流体流速分布的均匀性。
2.噪声与干扰：o气体中的噪声和外界的高频干扰源（如变频器、高压电机等）会干扰超声波信号的传输和接收，从而影响测量精度。
因此，在安装时应尽量远离这些干扰源，并采取必要的抗干扰措施。
3.耦合剂与探头：o耦合剂的性能和使用方式也会影响气体超声波流量计的测量精度。
合适的耦合剂能够减少声波的衰减和散射，提高信号的传输质量。
同时，探头的安装方式和精度也会影响测量结果。
在安装时，应确保探头与管道壁之间的耦合良好，且探头的安装位置和角度准确。
影响超声波流量计性能的主要因素
二、超声波流量计工作原理
由上面两个式子联立可得
可以得知气体流速的测量与介质的体平均速度。 流量测量需要气体的体平均速度。从线速度到 体速度的换算方法有两种： 体速度的换算方法有两种：一种是切实掌握流速的 实际分布形态， 实际分布形态，另一种是选用多路通道使流速分布 形态不影响流量计量。 形态不影响流量计量。 常用流量计采用四声道， 常用流量计采用四声道，四声道气体超声波流量 计根据每一声道的沿声道方向的平均流速， 计根据每一声道的沿声道方向的平均流速，采用权 重系数，计算出轴向平均流速V的近似值。 重系数，计算出轴向平均流速V的近似值。
三、影响计量的主要因素
2、气质 含水、 含水、硫化铁粉末或其他脏污的天然气流过超 声波流量计时， 声波流量计时，脏污会堆积在流量计表体管道内以 及换能器探头上，主要影响有以下方面： 及换能器探头上，主要影响有以下方面：
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三、影响计量的主要因素
为确保超声波流量计计量系统的精度，必须保证 为确保超声波流量计计量系统的精度， 压力和温度测量仪表的准确、可靠，有以下措施： 压力和温度测量仪表的准确、可靠，有以下措施： 使用过程中，要选择合适的测量范围， （1）使用过程中，要选择合适的测量范围，避免仪表 的实际工作范围处于量程的10%以下， 10%以下 的实际工作范围处于量程的10%以下，从而造成测量误 差处在仪表的扩展误差限内。 差处在仪表的扩展误差限内。 对室外工作的变送器可以设置遮阳棚， 可以设置遮阳棚 （2）对室外工作的变送器可以设置遮阳棚，以免环境 温度接近其设计工作温度的上限， 温度接近其设计工作温度的上限，造成较大的测量误 差。 Text 1 Text2 Txt 3 Text 4 （3）为减小测量仪表电磁耦合和静电耦合产生的干扰 信号，尽可能将测量线路与电力线路的距离加大。 信号，尽可能将测量线路与电力线路的距离加大。
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超声波流量计计量精度影响因素研究
作者：王雨时
来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第08期
摘要：近年来，我国天然气管道建设步伐逐步加快，随着中亚管道、中俄管道、中缅管道、陕京线四线、西气东输三线、新疆煤制气外输管道、鄂安沧天然气管道、LNG接收站及天然气管道互联互通工程的陆续建成投产，“西气东输、南气北上、海气登陆、就地外输”的供气格局已经基本形成。
关键词：超声波流量计；计量精度；控制措施
1 影响超声波流量计测量精度的主要影响因素
1.1 声道排列方式及修正系数的选择的影响
由多声道流量计计算公式就很直观的发现，不同流量计声道排列及修正系数是不一样的，排列方式及修正系数的选择将直接影响超声波流量计的计量精度。
1.2 脏污对超声波流量计影响
天然气管道建设、投产初期，由于管道水、焊渣等残留物未吹扫干净，导致水渍及污物粘附在超声波探头及流量计内壁上，影响超声信号的发射与接收。
以RMG流量计为例，当超声接收信号弱时，会实现探头发射信号的自动增益，当增益超过40dB时，计量精度将大大降低。
此外，声音在固体或者液体中的传播速度大于声音在气体中传播的速度，探头脏污导致声波传播的时间缩短，导致变大，导致流量计读数偏大。
此外，当管壁上有污物会导致计算的管壁D会产生影响。
1.3 噪声对超声波流量计影响
声学噪声与气流扰动等因素有关，如突出的探头、变径管、整流器及调节阀等。
当声学噪声的频率与流量计的工作频率相近时，两种声波发生共振，从而干扰超声波换能器分辨超声脉冲信号，使得信噪比发生变化，影响计量精度。
此外由于气体中超声能量的衰减与超声频率成正比，为了在接收端保持一定的信噪比（RMG大于15dB），通常的换能器工作频率都在50～200kHz左右，在此频段内，声学噪声是无法回避的问题，在2014年修改的GB/T 18604中明确提出噪声对超声波流量计测量精度的影响，所以生产过程中要时刻关注噪声值对流量计影响。
1.4 其他因素对计量精度的影响
1.4.1 流体流速影响
首先，流体的流态与雷诺数Re有关。
当天然气流速越大，雷诺数越大，流态越复杂，对计量的精度影响越大。
为确保计量精度，流体流速确保在厂家规定的范围内（一般在0.3m/s～30m/s）。
1.4.2 安装效应的影响
安装位置的不合理，易形成湍流、涡流，造成计量误差。
流量计现场安装时，管段弯曲形式、管径变化、内壁粗糙度、管段安装误差等因素均会引起流场的非理想分布，造成流量计测量精度降低。
2 超声波流量计测量精度控制措施
2.1 合理选型
选用多声道超声波流量计时，应综合考虑流量计的精确度、量程、声道布置方式、气质情况，选用与实际流量范围相符的流量计，实行连续分输。
2.2 减少脏污
为了减少脏污对计量结果的影响，建议重点从以下几点着手：一是关注流量计的声速和天然气水露点，避免天然气水合物附着在探头表面。
二是超声波流量计应与分离器配合使用，关注过滤分离器前后压差，确保流经流量计的气体洁净。
三是关注超声波流量计探头的增益值（RMG低于40），如有异常，及时排查原因，及时清洗探頭。
四是对于线路杂质、水分较多时，要定期组织清管，确保管输效率的同时，避免脏污附着探头。
2.3 降低噪声
一是按照流量计厂家给出的安装要求进行安装，应首先考虑将调节阀安装在超声波流量计下游，并确保有尽可能大的安装距离。
二是从工艺设计、现场施工上解决，T形管及∏形弯对降低噪声有显著效果。
三是合理生产调度，保证流体经济流速，严禁超流速、超负荷运行。
四是在操作流量计前后阀门时，要缓慢开关阀，避免压力剧烈波动。
2.4 保证压力、温度测量值准确
压力、温度对超声波流量的影响很大，直接影响压缩因子和标况流量的计算。
日常工作中要注意以下几点：一是要做好压变、温变定期检定工作，确保变送器测量精度在规定的范围内。
二是做好计量支路各项测量数据的对比工作，利用好现场的比对表，及时排查出偏差较大
的变送器。
三是定期做好计量器具的维护保养工作，定期进行零点校准，更换导热油等。
四是做好现场变送器和站控机测量值的对比，确保通讯可靠无误。
2.5 确保输入组份准确
天然气组份直接关系到压缩因子的计算，影响标况流量的计算。
对于没有安装在线色谱的场站，需根据流量推算气头达到时间，尽量采用与实际气质组分相近的数值并及时更新，确保声速偏差控制在0.2%之内。
对于安装在线色谱分析仪的站场，为确保在线色谱分析的准确程度，一是要加强在线色谱仪维护保养，确保样气、标气、载气压力满足要求，标气、载气在有效期内，纯度达到要求。
二是定期对在线色谱仪进行手动标定，确保分析数据准确。
3 结论
通过上述分析知道，影响超声波流量计计量精度的因素很多，我们可以从以下四方面入手，确保超声流量计测量精度。
①合理选型，根据实际需求和应用场所，选择合适的流量计；
②从设计、施工角度，保证流量计安装的合理性，避免或减少噪声、湍流、涡流等对计量精度的影响；③从运行管理角度，保证温度、压力及组份的准确性。
合理生产调度，保证合理、经济的流速。
此外，加强计量器具管理，定期校验比对；④定期做好流量计诊断及声速核查，保证流量计处于健康工作状态。
参考文献：
[1]王雪峰.基于时差法气体超声波流量计的关键技术研究[D].大连：大连理工大学，2011.。