摘要：气体超声波流量计计量误差研究分析表明，流量计的测量误差大小与流量计入口处流体速度分布的畸变程度有很大的关系。此外，流量计前后端的管路安装和相邻管段上各种阻流件的应用都将对流量计计量产生不同程度的影响。

1、流场的影响

气体超声波流量计计量误差研究分析表明，流量计的测量误差大小与流量计入口处流体速度分布的畸变程度有很大的关系。此外，流量计前后端的管路安装和相邻管段上各种阻流件的应用都将对流量计计量产生不同程度的影响。

2、气体流态

速度式流量计需知道气体通过管道流动的平均速度。理想的速度式流量计是在截面上无限多点同时对流体流速进行测量，然后求出整个测量平面横截面积的流速之和，从而导出平均流速。

当流体流速较小时，工程上可以近似认为超声波射线是沿直线传播的，然而对于高速气体流态而言，这种差别是不容忽视的。以管道直径50mm为例，声速和管道的夹角为45°，声速为340m/s，在气体流速分别为15m/s、20m/s和30m/s时，对应的声速偏移分别为6.24mm、8.32mm和12.50mm。因此，应选择较大的超声波传感器，以确保上述偏移量小于传感器直径的1/2，使气体流速较大时，流量计的准确度及计量准确性不受影响。

3、管路安装

进入流量计的天然气流态应以对称且充分发展的紊流速度分布，计量管路中的各种阻流件和管道配置会对天然气速度分布产生影响，从而影响测量准确度。

美国气体工业联合会（AGA）9号报告中给出了气体超声波流量计的详细检验流程，并被认为是超声波流量计量领域的操作标准。该报告提出，“尽管制造商推荐的安装作法不尽一致，但一般都要求流量计的上游至少需要5D~10D的直管段、下游至少需要3D直管段”。

我国结合国内生产现场的实际情况，同时参考了部分超声流量计生产厂商的意见，在GB/T18604—2023《用气体超声流量计测量天然气流量》之附录E中尝试性地给出了一个有关超声波流量计上下游直管段长度配置的技术规定或要求，即：不安装流动调整器，气体超声波流量计上游的最短直管段为10D（L1），下游最短直管段长度为5D（L2）。

4、噪声的影响

超声波流量计是基于超声波在不同介质和不同介质流向中的速度差异进行测量。超声波在通道中的传播时间是流量计进行流量计算的主要参数之一，超声换能器对超声波的收发和超声波在天然气中的衰减直接决定了传播时间的测量准确性。流量计运行过程中，超声信号出现问题的原因可能有：环境和超声噪声、超声信号衰减、管段内出现多相流动导致流体密度不均匀、换能器污染或故障。

根据超声波流量计的工作原理可知，如果噪声的频率与超声波流量计的工作频率范围一致，就会干扰超声脉冲的探测，影响传输时间的准确测量，最终导致体积流量的测量不准确。

噪声的产生源主要有：流过管道的高速气流、突入的探头、整流器、压力或流量调节阀等。

正常情况下，管路的噪声为低频噪声，无法对超声波流量计形成干扰。但当上游为压力调节阀或流量调节阀时，其产生的噪声频率可能接近超声流量计的声波频率，所以导致流量计发射声波丢失，产生了流量波动。

因此，针对现场可能出现的噪声干扰现象，本文提出以下建议：

（1）调节阀与超声波流量计的距离不能太近，至少保持 30D 的距离。

（2）当直管段长度满足需要时，尽量避免安装整流器，因为整流器节流会产生新的噪声干扰。

（3）超声波流量计对降压元件产生的噪声尤其敏感，甚至有些低噪声阀门对超声流量计的消噪效果较之调压阀更不明显，这是因为采用了低噪声技术的阀门主要针对人耳可听见的噪声范围进行降噪，而这个范围与影响超声信噪比的声谱范围不完全一致。

5、气质的影响

通常认为气体超声波流量计无机械可动部件，对气质条件要求不严格，但通过实际使用发现，在正常输气工况下，流量计表体内的附着物（如油污、水）会减少流量计的流通面积。因此，为保证煤气超声波流量计使用的准确性，现场要做好排水工作，避免因积水影响流通面积进而影响测量准确度。

来源：嘉可自动化仪表