便攜式超聲流量計可從管道外側方便地測量流量，具有無壓損，測量范圍寬等特點，但流量計換能器的安裝及參數設置直接影響測量結果的準確性。 本文以ＰＴ８7８ 型便攜式超聲流量計為例，通過實流試驗開展了探頭安裝位置、管道周長、管道壁厚對超聲流量計測量結果準確度的影響研究，并提出了便攜式超聲流量計安裝過程中的注意事項，為保證流量測量的準確性提供了技術支持。

0.引言

由于現場條件的制約，現場水流量計不方便拆卸進行離線檢定的情況越來越多，用便攜式超聲流量計在線測試水流量的方法已開始應用， 如德國ＦＬＥＸＩＭ、 ＧＥ 等都是生產超聲流量計的專業廠家。 便攜式超聲波流量計具有便于攜帶、 安裝方便、無壓力損失、無可動部件、穩定性好等特點，獲得了較好的應用效果。 但實際工作中，由于種種原因導致管道壁厚等參數測量值偏離實際值，影響了流量測量結果的準確度。 本文就時差式便攜式超聲流量計開展在線測試時壁厚、 周長、探頭安裝位置對測量結果的影響進行了試驗分析，為提高便攜式超聲流量計在線測試的準確度奠定了基礎。

１.超聲流量計工作原理

時差式超聲流量計基本原理是：超聲波在流動的流體中，順流方向聲波傳播速度會增大，逆流方向則減小，同一傳播距離有不同的傳播時間，利用順、逆流超聲波傳播時間之差與被測流體流速之間的關系便可求得流速，從而換算成流量。 其工作示意圖如圖１ 所示。一個探頭受電脈沖激勵產生的超聲脈沖，經管壁—流體—管壁被第二探頭所接收。 順流、逆流聲波傳播所需時間分別為：

２.超聲流量計影響因素試驗研究

２.１ 超聲流量計在標準條件下試驗

利用我站現有的靜態質量法液體流量標準裝置（擴展不確定度為 0.0３%，k ＝２） 對試驗用便攜式超聲流量計（ 經水大流量計量站檢定合格） 開展相關試驗研究，試驗管道前后直管段滿足要求，

標準壁厚４.６ｍｍ，標準周長 50２ｍｍ，兩探頭實際安裝距離１４7ｍｍ。

在流量分別為 １00，１50，２00，２50，３00ｍ３ ／ｈ 下（液體溫度為 ２２.６℃、壓力 0.１２９ ～0.１９３ＭＰａ、密度

９９7.5８ｋｇ ／ｍ３ ）， 保持流體穩定 （穩定度不大于0.１5%），通過 ４ ～２0ｍＡ 電流信號采集 ３0ｓ 內超聲流量計所測流量累積值，取３ 次試驗平均值作為標準值，試驗數據如表１ 所示。

２.２ 管道壁厚測量誤差對準確度的影響

實際工作中，由于種種原因，管道壁厚測量值易偏離正常值。 通過改變超聲流量計管道壁厚輸入參數（在標準值基礎上 ±１ｍｍ），分別觀察超聲流量計３0ｓ 所測累積流量值的變化。 試驗數據如表

２、表 ３ 所示。

由表２、表３ 可以看出，壁厚增加１ｍｍ，超聲流量計所測流量累積值具有向負方向偏移的特性，

試驗范圍內導致的流量測量誤差***大 為 – ２.６5%；壁厚減小 １ｍｍ 時，超聲流量計所測流量

累積值具有向正方向偏移的特性，試驗范圍內導致的流量測量誤差***大為 ２.１９%。 在實際測量中，壁厚導致的測量誤差不可忽視，要確保壁厚參數的正確測量和輸入。

２.３ 探頭安裝位置誤差對測量結果的影響

開展在線測試時，兩個探頭的安裝距離依據所測壁厚、外徑（ 或周長） 大小由超聲流量計計算得出，兩個探頭之間的距離有嚴格的要求，由于現場測試人員安裝距離的誤讀等原因，導致探頭安裝距

離偏離正常值，影響了流量測量準確度。 人為將探頭安裝距離變化 ±5ｍｍ， 試驗數據如表 ４、 表 5所示。

可見， 探頭之間的安裝距離增大 5 ｍｍ 時，測量結果的相對誤差具有向正方向偏移特性，

且試驗范圍內***大誤差為 ２.４４ %； 安裝距離減小 5 ｍｍ 時，測量結果的相對誤差同樣向正向偏移， 但 偏 移 量 控 制 在 0.5 % 以 內， 且 無 規 律變化。

２.４ 管道周長導致的流量測量誤差

管道周長測量誤差對便攜式超聲流量計流量測量的影響，用實際管道周長 L ＝50２ｍｍ ±２ｍｍ 開展試驗研究，觀察超聲流量計 ３0ｓ 所測流量累積值的變化。 試驗數據見表６、表 7 所示。

由表６、表 7 可知，無論管道周長誤差增大或減小，超聲流量計測量結果的誤差均具有向正方向偏移的特性，偏移量***大可達３.８5%。

３.小結

從便攜式超聲流量計的特點及參數對其測量結果影響的分析中可知，管道壁厚誤差、探頭安裝位置及管道周長測量誤差都會對便攜式超聲流量計的測量結果產生較大影響，對測量結果的誤差***大可達３.８5%（試驗范圍內）。 因此，在利用便攜式超聲流量計開展在線校準、測試時需通過實測及嚴格的安裝來控制。

由于試驗室條件限制，便攜式超聲流量計還有其他影響因素尚待進一步探討，如超聲流量計的交叉干擾、電磁干擾、流體溫度變化等。