超聲波流量計(jì)因其有高準(zhǔn)確度、無壓力損失、抗干擾能力強(qiáng)、對介質(zhì)要求低、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、重復(fù)性好以及寬量程等優(yōu)點(diǎn)，廣泛在石油、化工、電力、冶金等行業(yè)使用。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于管道條件和安裝過程的不確定性，以及測量介質(zhì)的溫度壓力發(fā)生變化，都會增大超聲波流量計(jì)的測量誤差，最大甚至達(dá)到3%左右，不能達(dá)到使用要求，超聲波流量計(jì)的安裝引入的誤差和測流速誤差是影響準(zhǔn)確度的主要原因，需要在現(xiàn)場條件下采用相應(yīng)的措施來提高便攜式超聲波流量計(jì)的測量精度。
根據(jù)時(shí)差法的超聲波流量計(jì)的原理可知，準(zhǔn)確度影響因素有傳播時(shí)間間隔的測量精度，超聲波換能器的安裝精度和流體的狀態(tài)等。對于熱工水利試驗(yàn)中使用的超聲波流量計(jì)，傳播時(shí)間間隔的測量精度需要流量計(jì)本身進(jìn)行優(yōu)化，而換能器的精確安裝和流體的狀態(tài)影響流量計(jì)最終的測量精度。因此，超聲波流量計(jì)在現(xiàn)場安裝完成后，進(jìn)行現(xiàn)場校準(zhǔn)以確定流量計(jì)是否能滿足測量要求，同時(shí)對采集到的超聲波流量采用最小二乘法進(jìn)行信號處理以提高測量精度。
超聲波流量計(jì)在使用前送到計(jì)量檢定單位按照超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程進(jìn)行校準(zhǔn)，并修正流量計(jì)系數(shù)。但由于超聲波流量計(jì)本身的測量準(zhǔn)確度受測量管道大小，內(nèi)壁潔凈狀態(tài)，安裝條件及過程，測量介質(zhì)及介質(zhì)狀態(tài)等多因素的影響，因此，設(shè)計(jì)一種能夠在現(xiàn)場進(jìn)行校準(zhǔn)的裝置以確保超聲波流量計(jì)的現(xiàn)場安裝滿足測量要求。
具體方法是在需要進(jìn)行超聲波流量計(jì)的管道上設(shè)計(jì)一個(gè)測量罐，測量罐的容積與流量計(jì)待測流量相匹配，測量裝置如圖1所示。校準(zhǔn)試驗(yàn)主要參考《JJG 1030－2007超聲流量計(jì)》檢定規(guī)程，開展超聲波流量計(jì)的現(xiàn)場校準(zhǔn)。
將測量罐容積的變化視為標(biāo)準(zhǔn)器，校準(zhǔn)超聲波流量計(jì)的流量。測量罐容積的變化可通過安裝在測量罐上的水位差壓變送器計(jì)算得到，差壓變送器選用精度為0.1級。標(biāo)定前按照工況條件參數(shù)確定換能器的安裝距離，完成規(guī)范安裝后進(jìn)行校準(zhǔn)工作。
現(xiàn)場校準(zhǔn)結(jié)果如表2所示。從表中可以看出，外夾式超聲波流量計(jì)測量的流量標(biāo)定結(jié)果不超過±1%，表明超聲波流量計(jì)安裝合理。需要說明的是如果現(xiàn)場標(biāo)定結(jié)果偏差較大，則檢查超聲波流量計(jì)安裝是否合理，并核對管道參數(shù)和介質(zhì)狀態(tài)是否準(zhǔn)確。
