自20世紀90年代在天然氣流量計中使用以來，超聲流量計在歐美等發達國家得到了廣泛的應用。近年來，歐美等著名實驗室研究了其計量性能的影響因素，并開始制定或修訂相關標準。

21世紀初，中國在天然氣流量計量領域引進了超聲波流量計。隨著中國天然氣工業的發展，數百臺超聲波流量計已應用于高壓大流量天然氣貿易計量。盡管超聲波流量計在高電壓、大流量的天然氣流量計量方面有著其他流量計所無法比擬的優勢，但由于實際應用條件與實驗室條件有很大的差別。因此，在保證其計量性能時，仍需注意以下幾個方面：由于噪聲、污垢等原因，導致超聲流量計的計量精度降低，甚至不能正常工作；同時，由于溫度和壓力計也是超聲流量計計量系統的一部分，所以溫度和壓力的測量精度會直接影響到測量系統的精度。

 

影響測量系統性能的現場因素：

一、噪音。

管道系統中的閥門、整流器、各類阻流管部件等的存在總是會產生一定的噪聲，但是，由于現場工作條件的變化(如流量、壓力、溫度)，以及各種“噪聲發生器”流動調整器、壓力調節閥等的不同類型，都使確定噪聲量比較困難。總體而言，產生噪聲的來源主要是：

1.高速氣流通過管道；

2.插入探頭；

3.整流器；

4.壓力或流量調節閥等。

 

由超聲流量計的工作原理可知，若噪聲頻率與超聲波流量計工作頻率范圍一致，就會干擾超聲脈沖的檢測，影響傳輸時間的準確測量，最終造成體積流量測量不準確。超聲波流量計對降壓元件產生的噪聲特別敏感，一些低噪聲閥對超聲波流量計的影響大于調壓閥。這是因為采用低噪聲技術的閥門主要針對人耳能聽到的噪聲范圍，與影響超聲波噪聲比的譜范圍不完全一致。國外氣流實驗室開展的各種噪聲儀(如整流器、調壓閥等)對超聲流量計性能的定量實驗研究表明，噪聲(如整流器產生的噪聲)對某些類型的超聲流量計的精度和穩定性有很大的影響，其測量誤差可達2%，一般而言，超聲流量計上游噪聲元件的影響大于下游噪聲元件。修訂后的2004AGANo.9還特別提出了壓力調節閥安裝位置過近、壓差過大引起的噪聲對超聲測量性能的影響及注意事項。

 

二、污垢堆積。

在超聲波流量計和超聲波探頭中，含水、硫化鐵粉或其他臟氣體流經超聲波流量計時，逐漸積聚在流量計的管內和超聲波探頭上，對超聲波流量計的精度產生影響，其影響主要有以下3個方面：

1.減少流量計表體的有效內徑，使流量計讀數偏高。

2.污物在超聲探頭表面堆積使傳輸時間縮短，計流器讀數偏高；但若流量計內壁有較大腐蝕，清洗后流量計的內徑會增大。因為流量與流量計內徑的平方成正比，所以流量計測量出來的流量將較小，導致流量計的讀數較低。

3.由于體壁面及上游直管段表面粗糙度的變化，導致流速分布發生變化，從而影響了流量計的準確性和穩定性。各生產廠家超聲波流量計的聲道布置不同，對積垢影響的敏感性也不同。試驗表明，臟污積聚對超聲流量計徑徑較大的超聲流量計有較大影響。

3.溫度、壓力的測量準確性。

 

超聲波流量計計量系統通常由流量計、壓力變送器、溫度變送器(或溫度鉑電阻)、流量計算機和在線組分分析儀組成，它通過輸入元件、壓力、溫度等參數，將流量計的工作流量轉換為標準參考條件下的體積壓力和溫度直接影響計量系統的精度。超聲流量計計量系統中，現場使用的溫壓測量儀表均經實驗室檢驗合格，但仍有溫度或壓力示值不準確的情況發生。通過對超聲波流量計計量系統的天然氣實流場檢測，發現在標準參考條件下，由于壓力和溫度測量的不準確，給體積量帶來的誤差高達土壤0.5%。國外一些流體實驗室的研究也表明，壓力變送器雖然能在銘牌所示的工作溫度范圍內正常工作，但當外界溫度較高時(即，壓力變送器暴露在陽光下，此時變送器的工作溫度與實驗室校準溫度有較大差異)其壓力測量值與實驗室校準溫度差異較大。所以，要保證超聲波流量計計量系統的精度，就必須保證壓力、測溫儀表的準確、可靠。

 

采取措施減少現場影響：

一、.減少噪音影響：

1.為了最大限度地減少噪聲對超聲波流量計計量精度和可靠性的影響，在設計計量管道系統時，應綜合評估管道系統中各個阻流件產生的噪聲，比較特殊的管道系統，設計時可向流量計制造商咨詢。

2.當超聲波流量計與調節閥(如調壓閥)串聯安裝時，應咨詢生產廠家，評估調節閥產生的噪聲，了解流量計對噪聲的敏感性。一般來說，如果在超聲波流量計上游安裝調節閥，為了減少調節閥對流量計計量準確性和可靠性的影響，通常需要較長的上游直管段，非常不經濟。與此同時，如果調節閥的噪聲水平很高，往往會導致流量計無法正常工作。所以超聲流量計不適合安裝在調節閥的下游。

3.有些流量控制閥和調壓閥在大壓差、高流速的條件下，會產生達到超聲頻段的噪聲，某些靜音調壓閥的工作頻率也達到超聲頻率范圍，這些都可能使流量計無法正常工作。因為這樣的噪音可以向上傳播，也可以傳到下游。所以，即使在下游安裝調節閥，也要考慮噪聲對流量計計量性能的影響。此種情況下，可以采用干擾噪聲傳播通道的方式達到降噪的目的，即：在流量計與調節閥之間可以安裝彎頭、三通或安裝消聲器。

 

二、減少內部污物的堆積：

1.加強對天然氣氣質的監測，合理確定直管段及流量計的清洗周期。當超聲流量計清洗后，如果發現內壁腐蝕比較明顯，則應重新校正。由于流量計內壁有較大的銹蝕，經過清洗后，流量計的內徑就會變大。此外，由于流量與內徑的平方成正比，所以流量計測量出來的流量要小于實際流量計的流量，造成流量計的測量誤差偏負。為此，建議再進行一次校準。

2.目前各超聲波流量計廠家都研制了監測現場超聲波流量計性能的專用軟件。實踐中應充分利用這些軟件，了解超聲波流量計的工作狀態，根據有關參數判斷流量計是否正常工作以及可能出現的問題等。舉例來說：如果超聲波流量計內壁臟物積聚嚴重，其聲道接收速率、增益等參數可能超出廠家規定的合理范圍。此時，可以根據氣質監測情況進行綜合分析，最后判斷出原因。

3.在氣密性較差的情況下，對于并行計量多臺超聲流量計的管道系統，可以選用少量的大口徑超聲流量計，以減少整體測量不確定度。

 

三、保證精確的壓力和溫度測量：

1.選擇合適的測量范圍，避免儀器的實際工作范圍在量程的10%以內，造成測量誤差在儀器的擴展誤差限之內。

2.在投運計量系統之前，應在現場核實測壓值和溫度。例如，用手操作人員核對流量計算機內的壓力變送器和溫度變送器示值誤差是否符合精度要求。一些采用溫度鉑電阻作為測溫儀表的計量系統，其流量計算機具有溫度標定功能，可以用標準電阻輸入標準電阻進行溫度標定。

3.在室外工作的變送器應設置遮陽棚，以免環境溫度接近其設計工作溫度的上限，造成較大的測量誤差。