淺析影響超聲熱量表流量檢定結果的因素

車兵

摘要：熱量表的組成主要包括流量傳感器、計算器和匹配溫度傳感器。如果使用超聲波流速傳感器，則該熱量表稱為超聲波熱量表流速。在超聲波熱量表流量的使用過程中，有許多影響因素對超聲波熱量表流量驗證結果有一定的影響。在此基礎上，本文著重于超聲波熱量表的流量驗證，并詳細分析和分析影響結果的主要因素，以便為這一領域提供理論參考。

關鍵詞：超聲熱量表;流量檢定;影響因素;結果

前言

流量傳感器是超聲波流量計的熱量表，稱為超聲波熱量表，目前市場主要是超聲波熱量表。根據JJG225-2001《熱能表檢定規程》，校驗通常按分量進行，即流量傳感器、匹配溫度傳感器和計算器。大口徑超聲波熱量表采用標準dn （ 50-300 ） mm熱水流量裝置驗證流量分量。主標準裝置是一組精度為0.1、校驗溫度為50±5 ℃的高精度電子天平。本文通過總結大量的校驗熱量表工作，分析了各種因素對超聲波熱量表校驗結果的影響.

1超聲波換能器對流量傳感器誤差影響

流速傳感器是超聲波熱量表的核心，由測量管道、超聲波功率交換器、電子電路以及流速計算器三部分組成。驗證過程中發現超聲換能器對流量傳感器誤差有顯著影響。超聲波熱量表能量轉換器對需要穩定一致的性能，包括電容器、電導體、機械質量因素和阻抗。這些參數的變化會影響超聲波在水中傳播的時間差異，即超聲波流量計的精度。國內或進口傳感器靜態參數的橫向測量如下：中頻偏差±1%;匹配差異為±4%。換句話說，有了良好的基礎板和信號處理電路設計，使用超過典型偏差的超聲波換能器不僅不符合測溫尺度流速的技術要求，而且在測溫過程中還可能導致不規則和不平衡的變化，影響精度由于傳感器出現問題，通信信號不穩定，檢測過程中重復差差不好介質流量為零，儀器移動;安裝位置不符合要求，滿管進水，流量信號收不到，儀表顯示為零。

2臺位差影響

在大口徑熱水流量標準裝置校準管段布局中，dn（50 ～ 100）mm直徑校準管段可同時擰緊多個超聲波溫度表，并進行串聯流量檢查，提高流量檢查效率。不同的串聯位置（即不同的工作站位置）會對流量檢查結果產生一定的影響。這是因為超聲波熱量表采取了各種結構形式，特別是設計用于減小直徑的超聲波熱量表較多。收縮超聲熱量表壓力損失較大，前收縮管段影響后續管段的流場分布，導致不同工作站超聲波熱量表流量檢查結果的差異。以單一控制數據為例：一組直徑縮減結構為DN65mm的超聲波熱量表采用靜態質量方法，沿水流方向的三個控制站分別為1# 2#和3#。各站一個熱量表的流量控制數據，檢測值誤差取平均控制結果三次。可見收縮設計的超聲波熱量表水平差對流量信號誤差有一定影響。

3溫度修正的影響

超聲波流量計通常使用時差法計算流量，該流量與超聲波速度的平方成正比。但是，超聲波的傳播速度取決于傳播介質的溫度，這是一個非常敏感的物理量。但是，超聲波流量計通常具有較大的工作范圍，為了保證驗證結果的準確性，需要在使用過程中修正溫度，才能得到準確的流量值。檢查導電性時，必須確保輸入溫度傳感器的安全，然后通過讀取輸入溫度自動修正流量值;但某些超聲波流量計在陣列中沒有溫度傳感器。因此，在驗證過程中，為了確保驗證結果的準確性，必須將溫度傳感器放在水溫相同的恒溫水箱中，以獲得準確結果。

4啟停效應影響

啟停效果也是影響超聲波流量計檢定結果的一個因素，可分為動力法和啟停法兩種，啟停法是一種非常精確、易于使用的讀數法。在超聲波流量計檢查過程中，當閥門突然關閉時，由于隨后水流的慣性因素，閥門上的壓力會立即增加，從而對閥門造成某些損壞。因此，大口徑超聲波流量計檢定規定檢測流量點不得超過40m3/h，檢測流量點超過40m3/h時，不得再使用啟停方法。但是，對于直徑為40 m3/h的超聲波流量計 通過增加核查所需的水量，可以減少對超聲波流量計核查結果的影響，增加核查結果的重復。

5密封墊圈

擰緊熱量表時，應使用密封墊圈，以確保水流后無漏水現象。目前，由于o形密封圈的整體密封，使用圓形墊圈擰緊溫度表。在使用時，應注意墊片的尺寸是否合適以及是否安裝偏心。較小的墊片或偏心安裝可能會導致流量檢查結果出現重大錯誤，特別是熱量表前墊片。為此專門進行了以下試驗：超聲波熱量表DN80mm，待測儀器正面分別用DN65mm和DN80mm環形密封接頭擰緊，比較兩種情況下的流量指示誤差。兩次檢查的結果見，信號值誤差為三次檢查結果的平均值。顯而易見，不適當的密封聯接對流量信號誤差有很大影響，特別是在小流量點。因此，在安裝熱量表時，必須選擇適當的密封圈并正確安裝。

6安裝角度影響

超聲波流量計檢定時，超聲波流量計的安裝位置一般為垂直和水平。安裝大口徑超聲波流量計時，其換能器的探頭平面應與地面平行。如果在特定情況下需要傾斜，則傾斜角度應限制為30°。例如，檢查直徑為DN50mm的超聲波流量計時，會在20°無斜度時檢測到流量指示錯誤。通過對標識數據進行分析，可以清楚地看到，在20°坡時，驗證級別高于無坡度時，當達到排水點時，驗證值將增加約3%。因此，為了最大限度地減小超聲波流量計檢定過程中傾斜的影響，應盡可能確保在具體工程中不傾斜，以提高超聲波流量計檢定結果的準確性。

7人為讀數誤差

在檢查DN大于100mm的超聲波熱量表流量分量時，只能使用動態方法，因為額定流量大于40m/h。實際上，當控制器讀取所檢查儀器的值時，變頻器會切換水流以確保準確性由于不同制造商的超聲波熱量表數據顯示的頻率不同以及測試儀的閱讀習慣不同，存在人工閱讀錯誤。總結經驗，掌握操作，盡量減少手動閱讀錯誤。

結束語

綜上所述，文章從大量超聲波熱量表檢定工作的實踐出發，在發現問題后進行了深入研究，逐一分析了影響流量成分檢定結果的因素，并進行了總結規律的實驗檢定，以及有效改進超聲熱量表的檢定工作。

參考文獻：

[1]鄭紀奪.探析提高超聲熱量表流量測量精度的結構設計[J].建筑工程技術與設計，2016（24）：516.