浅析影响超声热量表流量检定结果的因素

曾剑平

【摘 要】论文主要对超声热量表流量检定中的主要影响因素，展开了逐条分析，对温度修正、台位差、启停效应、安装角度、密封垫圈、管段翘曲、人为读数误差等因素进行了简单的介绍并总结出一定规律。

【Abstract】This paper mainly discusses the main factors that influence on the ultrasonic heat meter flow test detailedly， introduces the factors such as temperature correction ， location difference， start and stop effect， installation angle， sealing washer， pipe warping， man-made error and other factors and summarizes some rules.

【关键词】超声热量表；流量检定；结果；因素

【Keywords】ultrasonic heat meter； flow detection； results； factors

【中图分类号】TM216 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）04-0074-02

1 引言

热量表在组成上主要包括流量传感器、计算器以及配对温度传感器三个部分，如果采用的是超声流量传感器，这类热量表称作超声热量表流。在超声热量表流的使用过程中，会存在诸多的影响因素，这些因素都会对超声热量表流的检定结果造成一定的影响。基于此，论文以超声热量表流检定为中心，对其结果产生影响的7个主要影响因素，展开了细致的分析探讨，旨在提供一些该方面的理论参考。

2 温度修正

超声流量表其一般采用的是时差法对流速进行计算，而流量会和超声波的速率平方呈现出正比关系。但是超声波的传播速度会受到传播介质的温度影响，其是一个十分敏感的物理量。而当水作为传播介质时，超声波的传播速度和温度之间的关系，如图1所示[1]。而超声流量表其在工作的范围上一般很大，因此为了保障检定结果的精准，就必须在使用的过程中对温度进行修正，进而得到一个精准的流量值。现阶段在市场中使用较为广泛的为进水安装的超声流量表，其在表体处设置有温度传感器安装口。而在流量的分流检定过程中，需要保障正确安全进口温度传感器，进而通过读取进口温度进行流量值的自动修正。但是也存在着一些超声流量表在体表处，并未安装温度传感器，因此在进行检定的过程中，为了保障检定结果的精准性，则需要将温度传感器安置于检测水温一致的恒温槽中才可以得到正确的流量示值误差。

3 台位差

一般而言在大口径的热水流量的标准装置中，检定管段的布局上，DN（50～100）mm口径的检定管段可实现多块超声热量表的同时装夹，通过串联的方式进行流量的检定，其对提升流量检定的效率，具有一定的帮助。而串联位置的不同，即台位差的不同，便会对超声流量表流量检查的结果造成一定的影响。因为一般的超声流量表其多采用多种的结构样式，因此采用缩颈设计的超声流量表较多。而缩颈的超声流量表在压力损失程度上较大，同时在其前段的缩紧管段情况还会对后续管段的流场分布造成异性的影响，进而就会出现不同的台位差就会导致不同的超声流量表检定结果[2]。

4 启停效应

启停效应也是超声流量表检定中对检定结果造成影响的一个因素，在超声流量表检定读数方法上可以分为动态法和启停法两种。其中启停法是一种度数十分精准，并十分便于操作的读数方法，但是在使用的过程中却会出现十分严重的启停效应，也被称作水锤效应。即在超声流量表检定的过程中，当阀门突然关闭时，水流会对阀门产生一个瞬时的压力，而因为后续水量所具备的惯性因素，导致其会在惯性的压力上，对阀门的压力瞬间变大，会对阀门产生一定的损坏。因此在大口径的超声流量表检定中，规定出检测的流量点不能超过40m3/h，在超过40m3/h时便不可再使用启停法[3]。而对于口径DN80mm以下口径的超声流量表则可以使用启停法进行检查。而在启停法的使用中，也可以通过适当增加检定用水量的方式，来减少其对超声流量表检定结果的影响，改善检定结果的重复性。

5 安装角度

在超声流量表检定过程中，一般使用的超声流量表安装位置有垂直和水平两种。而在安装大口径的超声流量表时，其换能器的探头平面还必须保障和地面的平行，如在特殊情况下需要倾斜，倾斜角度也必须控制在30°以内。例如在某一径口为DN50mm的单声程超声流量表检定工作，通过对倾斜20°和无倾斜角度下的流量示值误差进行检测，其检定结果如表1所示。通过对鉴定数据的分析，可清楚观察出，在具有20°倾斜角时，其在检定数额上会较之无倾斜角大一些，在流量点较小时，其会增加3%左右的检定值。因此在进行超声流量表检定过程中为了尽可能地降低倾斜角度造成的影响，在具体的施工中要尽可能地保障无倾斜角安全，进而提升超声流量表检定结果的精准性[3]。

6 密封垫圈

在超声流量表检定过程中超声流量表的密封垫圈其也会对检定的结果造成一定的影响。在进行超声流量表的装夹过程中，往往需要使用密封垫圈，保障在通水检定开始后不会出现漏水的问题。但是因为O型密封垫圈在密封性能上的难以保障，目前一般的更多的使用圆形的密封垫圈。而在具体的使用过程中还需要对密封垫圈的大小适合度以及安装位置是否处于中心处，进行检查。如果在密封垫圈的选用中垫圈偏小，或者出现偏心安装的问题，便会导致流量检定在检定的结果上出现一些较大的问题，而这其中采用前端垫圈的超声流量表在该方面的影响程度会更加明显[4]。

7 管段翘曲

管段翘曲是在超声流量表检定过程中难以避免的一种情况，而在超声流量表检定过程中出现的管段翘曲问题也会在一定程度上对检定的结果造成一定的影响。对于口径在DN100mm以下的管端串联热量表的检定工作，在检定的过程中会因为气动装置而导致整个检测管段被压紧。而往往检测管的前段受到的压力又会更大，因此在检定过程中极易出现管段翘曲的问题。此外在超声流量表使用一定年限后，其管段的法兰面也会出现一定的细微变形，进而也会导致管段翘曲问题的发生。而在超声流量表检定过程中如果发生管段翘曲的问题。便会直接导致在管内的流场发生一定的变化，导致检定的流量出现一定的偏差。而通过大量的实例已经证明，如果在超声流量表检定过程中出现了管道翘曲的问题，极易导致小流量点的超声流量表检定结果偏大，并且在重复性上也很差，是在超声流量表检定中需要尽可能避免的问题[5]。

8人为读数误差

在人为读数的过程中，也可能出现一些误差，进而对超声流量表检定结果造成一定的影响。对于口径在DN100mm以上的超声流量表检定，因为其中公称流量上超过了40m3/h，因此只能使用动态法进行检定。而在实际的操作的过程中，便要求鉴定人员在对鉴定表数值进行读取的同时，还需要换向器切水流，来保证检定出数据的精准性。但是因为不同厂家所生产的超声流量表在频率上存在一定的差异，因此检定人员在读数的过程中，往往会因为操作不熟练出现一些读数上的误差问题，而这也是在超声流量表检定过程中需要注意的地方。

9 结语

综上所述，在超声热量表流的检定过程中温度修正、台位差、启停效应、安装角度、密封垫圈、管段翹曲、认为读数误差等因素均会对检定的结果造成一定的影响，而论文通过对这些影响因素的分析和验证，对其影响的规律进行了简单的论述，希望可给我国的相关企业在超声热量表流的检定过程中以参考和启迪，不断提升超声热量表流检定结果的准确性。

【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.

【2】朱锐，亚力坤，王鹏，等.影响超声热量表流量检定结果的因素[J].上海计量测试，2015（3）：34-35，39.

【3】朱锐，梁芳.提高超声热量表流量测量精度的结构设计[J].科技视界，2013（10）：69，74.

【4】朱锐，黄湘来，梁芳，等.超声热量表弯管流量检测与CFD仿真计算[J].工业计量，2015，25（2）：40-42，69.

【5】朱锐，梁芳.表后弯管对超声热量表计量性能的影响[J].科技信息，2013（15）：482，494.