淺析影響超聲熱量表流量檢定結(jié)果的因素

曾劍平

【摘 要】論文主要對超聲熱量表流量檢定中的主要影響因素，展開了逐條分析，對溫度修正、臺位差、啟停效應(yīng)、安裝角度、密封墊圈、管段翹曲、人為讀數(shù)誤差等因素進(jìn)行了簡單的介紹并總結(jié)出一定規(guī)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.

【關(guān)鍵詞】超聲熱量表；流量檢定；結(jié)果；因素

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

【中圖分類號】TM216 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0074-02

1 引言

熱量表在組成上主要包括流量傳感器、計算器以及配對溫度傳感器三個部分，如果采用的是超聲流量傳感器，這類熱量表稱作超聲熱量表流。在超聲熱量表流的使用過程中，會存在諸多的影響因素，這些因素都會對超聲熱量表流的檢定結(jié)果造成一定的影響?；诖耍撐囊猿暉崃勘砹鳈z定為中心，對其結(jié)果產(chǎn)生影響的7個主要影響因素，展開了細(xì)致的分析探討，旨在提供一些該方面的理論參考。

2 溫度修正

超聲流量表其一般采用的是時差法對流速進(jìn)行計算，而流量會和超聲波的速率平方呈現(xiàn)出正比關(guān)系。但是超聲波的傳播速度會受到傳播介質(zhì)的溫度影響，其是一個十分敏感的物理量。而當(dāng)水作為傳播介質(zhì)時，超聲波的傳播速度和溫度之間的關(guān)系，如圖1所示[1]。而超聲流量表其在工作的范圍上一般很大，因此為了保障檢定結(jié)果的精準(zhǔn)，就必須在使用的過程中對溫度進(jìn)行修正，進(jìn)而得到一個精準(zhǔn)的流量值?，F(xiàn)階段在市場中使用較為廣泛的為進(jìn)水安裝的超聲流量表，其在表體處設(shè)置有溫度傳感器安裝口。而在流量的分流檢定過程中，需要保障正確安全進(jìn)口溫度傳感器，進(jìn)而通過讀取進(jìn)口溫度進(jìn)行流量值的自動修正。但是也存在著一些超聲流量表在體表處，并未安裝溫度傳感器，因此在進(jìn)行檢定的過程中，為了保障檢定結(jié)果的精準(zhǔn)性，則需要將溫度傳感器安置于檢測水溫一致的恒溫槽中才可以得到正確的流量示值誤差。

3 臺位差

一般而言在大口徑的熱水流量的標(biāo)準(zhǔn)裝置中，檢定管段的布局上，DN（50～100）mm口徑的檢定管段可實現(xiàn)多塊超聲熱量表的同時裝夾，通過串聯(lián)的方式進(jìn)行流量的檢定，其對提升流量檢定的效率，具有一定的幫助。而串聯(lián)位置的不同，即臺位差的不同，便會對超聲流量表流量檢查的結(jié)果造成一定的影響。因為一般的超聲流量表其多采用多種的結(jié)構(gòu)樣式，因此采用縮頸設(shè)計的超聲流量表較多。而縮頸的超聲流量表在壓力損失程度上較大，同時在其前段的縮緊管段情況還會對后續(xù)管段的流場分布造成異性的影響，進(jìn)而就會出現(xiàn)不同的臺位差就會導(dǎo)致不同的超聲流量表檢定結(jié)果[2]。

4 啟停效應(yīng)

啟停效應(yīng)也是超聲流量表檢定中對檢定結(jié)果造成影響的一個因素，在超聲流量表檢定讀數(shù)方法上可以分為動態(tài)法和啟停法兩種。其中啟停法是一種度數(shù)十分精準(zhǔn)，并十分便于操作的讀數(shù)方法，但是在使用的過程中卻會出現(xiàn)十分嚴(yán)重的啟停效應(yīng)，也被稱作水錘效應(yīng)。即在超聲流量表檢定的過程中，當(dāng)閥門突然關(guān)閉時，水流會對閥門產(chǎn)生一個瞬時的壓力，而因為后續(xù)水量所具備的慣性因素，導(dǎo)致其會在慣性的壓力上，對閥門的壓力瞬間變大，會對閥門產(chǎn)生一定的損壞。因此在大口徑的超聲流量表檢定中，規(guī)定出檢測的流量點不能超過40m3/h，在超過40m3/h時便不可再使用啟停法[3]。而對于口徑DN80mm以下口徑的超聲流量表則可以使用啟停法進(jìn)行檢查。而在啟停法的使用中，也可以通過適當(dāng)增加檢定用水量的方式，來減少其對超聲流量表檢定結(jié)果的影響，改善檢定結(jié)果的重復(fù)性。

5 安裝角度

在超聲流量表檢定過程中，一般使用的超聲流量表安裝位置有垂直和水平兩種。而在安裝大口徑的超聲流量表時，其換能器的探頭平面還必須保障和地面的平行，如在特殊情況下需要傾斜，傾斜角度也必須控制在30°以內(nèi)。例如在某一徑口為DN50mm的單聲程超聲流量表檢定工作，通過對傾斜20°和無傾斜角度下的流量示值誤差進(jìn)行檢測，其檢定結(jié)果如表1所示。通過對鑒定數(shù)據(jù)的分析，可清楚觀察出，在具有20°傾斜角時，其在檢定數(shù)額上會較之無傾斜角大一些，在流量點較小時，其會增加3%左右的檢定值。因此在進(jìn)行超聲流量表檢定過程中為了盡可能地降低傾斜角度造成的影響，在具體的施工中要盡可能地保障無傾斜角安全，進(jìn)而提升超聲流量表檢定結(jié)果的精準(zhǔn)性[3]。

6 密封墊圈

在超聲流量表檢定過程中超聲流量表的密封墊圈其也會對檢定的結(jié)果造成一定的影響。在進(jìn)行超聲流量表的裝夾過程中，往往需要使用密封墊圈，保障在通水檢定開始后不會出現(xiàn)漏水的問題。但是因為O型密封墊圈在密封性能上的難以保障，目前一般的更多的使用圓形的密封墊圈。而在具體的使用過程中還需要對密封墊圈的大小適合度以及安裝位置是否處于中心處，進(jìn)行檢查。如果在密封墊圈的選用中墊圈偏小，或者出現(xiàn)偏心安裝的問題，便會導(dǎo)致流量檢定在檢定的結(jié)果上出現(xiàn)一些較大的問題，而這其中采用前端墊圈的超聲流量表在該方面的影響程度會更加明顯[4]。

7 管段翹曲

管段翹曲是在超聲流量表檢定過程中難以避免的一種情況，而在超聲流量表檢定過程中出現(xiàn)的管段翹曲問題也會在一定程度上對檢定的結(jié)果造成一定的影響。對于口徑在DN100mm以下的管端串聯(lián)熱量表的檢定工作，在檢定的過程中會因為氣動裝置而導(dǎo)致整個檢測管段被壓緊。而往往檢測管的前段受到的壓力又會更大，因此在檢定過程中極易出現(xiàn)管段翹曲的問題。此外在超聲流量表使用一定年限后，其管段的法蘭面也會出現(xiàn)一定的細(xì)微變形，進(jìn)而也會導(dǎo)致管段翹曲問題的發(fā)生。而在超聲流量表檢定過程中如果發(fā)生管段翹曲的問題。便會直接導(dǎo)致在管內(nèi)的流場發(fā)生一定的變化，導(dǎo)致檢定的流量出現(xiàn)一定的偏差。而通過大量的實例已經(jīng)證明，如果在超聲流量表檢定過程中出現(xiàn)了管道翹曲的問題，極易導(dǎo)致小流量點的超聲流量表檢定結(jié)果偏大，并且在重復(fù)性上也很差，是在超聲流量表檢定中需要盡可能避免的問題[5]。

8人為讀數(shù)誤差

在人為讀數(shù)的過程中，也可能出現(xiàn)一些誤差，進(jìn)而對超聲流量表檢定結(jié)果造成一定的影響。對于口徑在DN100mm以上的超聲流量表檢定，因為其中公稱流量上超過了40m3/h，因此只能使用動態(tài)法進(jìn)行檢定。而在實際的操作的過程中，便要求鑒定人員在對鑒定表數(shù)值進(jìn)行讀取的同時，還需要換向器切水流，來保證檢定出數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。但是因為不同廠家所生產(chǎn)的超聲流量表在頻率上存在一定的差異，因此檢定人員在讀數(shù)的過程中，往往會因為操作不熟練出現(xiàn)一些讀數(shù)上的誤差問題，而這也是在超聲流量表檢定過程中需要注意的地方。

9 結(jié)語

綜上所述，在超聲熱量表流的檢定過程中溫度修正、臺位差、啟停效應(yīng)、安裝角度、密封墊圈、管段翹曲、認(rèn)為讀數(shù)誤差等因素均會對檢定的結(jié)果造成一定的影響，而論文通過對這些影響因素的分析和驗證，對其影響的規(guī)律進(jìn)行了簡單的論述，希望可給我國的相關(guān)企業(yè)在超聲熱量表流的檢定過程中以參考和啟迪，不斷提升超聲熱量表流檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄭紀(jì)奪.探析提高超聲熱量表流量測量精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（24）：516.

【2】朱銳，亞力坤，王鵬，等.影響超聲熱量表流量檢定結(jié)果的因素[J].上海計量測試，2015（3）：34-35，39.

【3】朱銳，梁芳.提高超聲熱量表流量測量精度的結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].科技視界，2013（10）：69，74.

【4】朱銳，黃湘來，梁芳，等.超聲熱量表彎管流量檢測與CFD仿真計算[J].工業(yè)計量，2015，25（2）：40-42，69.

【5】朱銳，梁芳.表后彎管對超聲熱量表計量性能的影響[J].科技信息，2013（15）：482，494.