浅析影响超声热量表流量检定结果的因素

车兵

摘要：热量表的组成主要包括流量传感器、计算器和匹配温度传感器。如果使用超声波流速传感器，则该热量表称为超声波热量表流速。在超声波热量表流量的使用过程中，有许多影响因素对超声波热量表流量验证结果有一定的影响。在此基础上，本文着重于超声波热量表的流量验证，并详细分析和分析影响结果的主要因素，以便为这一领域提供理论参考。

关键词：超声热量表;流量检定;影响因素;结果

前言

流量传感器是超声波流量计的热量表，称为超声波热量表，目前市场主要是超声波热量表。根据JJG225-2001《热能表检定规程》，校验通常按分量进行，即流量传感器、匹配温度传感器和计算器。大口径超声波热量表采用标准dn （ 50-300 ） mm热水流量装置验证流量分量。主标准装置是一组精度为0.1、校验温度为50±5 ℃的高精度电子天平。本文通过总结大量的校验热量表工作，分析了各种因素对超声波热量表校验结果的影响.

1超声波换能器对流量传感器误差影响

流速传感器是超声波热量表的核心，由测量管道、超声波功率交换器、电子电路以及流速计算器三部分组成。验证过程中发现超声换能器对流量传感器误差有显着影响。超声波热量表能量转换器对需要稳定一致的性能，包括电容器、电导体、机械质量因素和阻抗。这些参数的变化会影响超声波在水中传播的时间差异，即超声波流量计的精度。国内或进口传感器静态参数的横向测量如下：中频偏差±1%;匹配差异为±4%。换句话说，有了良好的基础板和信号处理电路设计，使用超过典型偏差的超聲波换能器不仅不符合测温尺度流速的技术要求，而且在测温过程中还可能导致不规则和不平衡的变化，影响精度由于传感器出现问题，通信信号不稳定，检测过程中重复差差不好介质流量为零，仪器移动;安装位置不符合要求，满管进水，流量信号收不到，仪表显示为零。

2台位差影响

在大口径热水流量标准装置校准管段布局中，dn（50 ～ 100）mm直径校准管段可同时拧紧多个超声波温度表，并进行串联流量检查，提高流量检查效率。不同的串联位置（即不同的工作站位置）会对流量检查结果产生一定的影响。这是因为超声波热量表采取了各种结构形式，特别是设计用于减小直径的超声波热量表较多。收缩超声热量表压力损失较大，前收缩管段影响后续管段的流场分布，导致不同工作站超声波热量表流量检查结果的差异。以单一控制数据为例：一组直径缩减结构为DN65mm的超声波热量表采用静态质量方法，沿水流方向的三个控制站分别为1# 2#和3#。各站一个热量表的流量控制数据，检测值误差取平均控制结果三次。可见收缩设计的超声波热量表水平差对流量信号误差有一定影响。

3温度修正的影响

超声波流量计通常使用时差法计算流量，该流量与超声波速度的平方成正比。但是，超声波的传播速度取决于传播介质的温度，这是一个非常敏感的物理量。但是，超声波流量计通常具有较大的工作范围，为了保证验证结果的准确性，需要在使用过程中修正温度，才能得到准确的流量值。检查导电性时，必须确保输入温度传感器的安全，然后通过读取输入温度自动修正流量值;但某些超声波流量计在阵列中没有温度传感器。因此，在验证过程中，为了确保验证结果的准确性，必须将温度传感器放在水温相同的恒温水箱中，以获得准确结果。

4启停效应影响

启停效果也是影响超声波流量计检定结果的一个因素，可分为动力法和启停法两种，启停法是一种非常精确、易于使用的读数法。在超声波流量计检查过程中，当阀门突然关闭时，由于随后水流的惯性因素，阀门上的压力会立即增加，从而对阀门造成某些损坏。因此，大口径超声波流量计检定规定检测流量点不得超过40m³/h，检测流量点超过40m³/h时，不得再使用启停方法。但是，对于直径为40 m³/h的超声波流量计 通过增加核查所需的水量，可以减少对超声波流量计核查结果的影响，增加核查结果的重复。

5密封垫圈

拧紧热量表时，应使用密封垫圈，以确保水流后无漏水现象。目前，由于o形密封圈的整体密封，使用圆形垫圈拧紧温度表。在使用时，应注意垫片的尺寸是否合适以及是否安装偏心。较小的垫片或偏心安装可能会导致流量检查结果出现重大错误，特别是热量表前垫片。为此专门进行了以下试验：超声波热量表DN80mm，待测仪器正面分别用DN65mm和DN80mm环形密封接头拧紧，比较两种情况下的流量指示误差。两次检查的结果见，信号值误差为三次检查结果的平均值。显而易见，不适当的密封联接对流量信号误差有很大影响，特别是在小流量点。因此，在安装热量表时，必须选择适当的密封圈并正确安装。

6安装角度影响

超声波流量计检定时，超声波流量计的安装位置一般为垂直和水平。安装大口径超声波流量计时，其换能器的探头平面应与地面平行。如果在特定情况下需要倾斜，则倾斜角度应限制为30°。例如，检查直径为DN50mm的超声波流量计时，会在20°无斜度时检测到流量指示错误。通过对标识数据进行分析，可以清楚地看到，在20°坡时，验证级别高于无坡度时，当达到排水点时，验证值将增加约3%。因此，为了最大限度地减小超声波流量计检定过程中倾斜的影响，应尽可能确保在具体工程中不倾斜，以提高超声波流量计检定结果的准确性。

7人为读数误差

在检查DN大于100mm的超声波热量表流量分量时，只能使用动态方法，因为额定流量大于40m/h。实际上，当控制器读取所检查仪器的值时，变频器会切换水流以确保准确性由于不同制造商的超声波热量表数据显示的频率不同以及测试仪的阅读习惯不同，存在人工阅读错误。总结经验，掌握操作，尽量减少手动阅读错误。

结束语

综上所述，文章从大量超声波热量表检定工作的实践出发，在发现问题后进行了深入研究，逐一分析了影响流量成分检定结果的因素，并进行了总结规律的实验检定，以及有效改进超声热量表的检定工作。

参考文献：

[1]郑纪夺.探析提高超声热量表流量测量精度的结构设计[J].建筑工程技术与设计，2016（24）：516.