超声波流量计准确度发生变化是工业现场常见的计量异常问题,其成因涉及安装环境、介质特性、设备自身状态等多个维度,以下是具体的影响因素、诊断方法及校准 / 恢复措施:
一、导致准确度变化的核心因素
1. 安装与管路条件改变
管路结垢 / 腐蚀管道内壁长期积累的水垢、锈层或介质沉积物,会改变超声波的传播路径和衰减程度:结垢厚度每增加 1mm,可能导致测量误差上升 1%~3%,且会使声波反射信号减弱,出现 “信号强度低” 告警。例如,供暖管道的碳酸钙结垢、化工管道的介质结晶,都会直接影响声速传播的稳定性。
管路振动 / 形变现场泵组、电机的机械振动会导致流量计传感器探头松动或位置偏移,破坏声波的发射 / 接收对齐精度;管道因温度变化、应力作用发生形变(如弯头处挠度变化),会改变声道长度和角度,引发计量偏差。
上下游直管段不足超声波流量计对上下游直管段有严格要求(通常上游≥10D、下游≥5D,D 为管道内径),若附近新增阀门、弯头、缩径等管件,会造成管内流场紊乱(如漩涡、湍流),导致测量值偏大或偏小,尤其对多普勒式流量计影响更显著。
2. 介质特性波动
介质温度 / 压力变化超声波在流体中的传播速度与介质温度正相关(如水的声速随温度升高而增大),若现场温度超出流量计的补偿范围(常规为 - 20℃~120℃),未进行实时温度补偿会产生系统误差;压力突变会导致管道内径微小形变,同时改变介质密度,影响体积流量与质量流量的换算精度。
介质成分 / 杂质含量变化
对于时差式超声波流量计:介质中气泡、悬浮颗粒含量超标(如气泡占比>1%)会造成声波散射和衰减,降低信号信噪比,引发测量跳变;介质组分变化(如混合液中各成分比例改变)会直接影响声速,导致流速计算偏差。
对于多普勒式超声波流量计:其原理依赖介质中悬浮颗粒 / 气泡的反射信号,若杂质浓度过低(<50ppm),会因反射信号不足无法准确计量;若杂质浓度过高,会导致信号饱和,同样引发误差。
介质流速范围超出量程超声波流量计有固定的量程比(通常为 1:20~1:100),若实际流速低于下限(如<0.1m/s),会因信号强度不足出现 “零漂”;若流速高于上限(如>10m/s),会因声波传播时间差过小,超出电路的检测精度范围,导致误差陡增。
3. 设备自身状态异常
传感器探头故障探头的压电陶瓷片老化、保护膜磨损(如与管道接触的耐磨层脱落),会导致发射功率下降、接收灵敏度降低;探头与管道之间的耦合剂干涸、脱落,会产生声阻抗不匹配,造成声波大量反射,无法有效穿透管壁,表现为 “信号丢失” 或 “测量值忽大忽小”。
仪表参数设置错误若误修改了管道参数(如内径、壁厚、材质)、传感器安装方式(如 V 法 / Z 法选错)、介质声速系数等核心参数,会直接导致计量模型偏差,例如将 DN100 管道参数设为 DN150,会使测量值偏大 50% 以上。
电子模块故障流量计的发射 / 接收模块、信号处理单元、温度 / 压力补偿模块出现电路老化或元件损坏,会造成信号解析错误;电源电压波动(如低于额定电压的 85%)会导致模块工作不稳定,引发准确度漂移。
二、准确度异常的诊断步骤
现场初步排查
检查传感器探头的安装位置:确认无松动、无明显磨损,耦合剂是否完好;
观察管路状态:查看是否有结垢、腐蚀、振动,上下游直管段是否新增管件;
核对介质参数:确认温度、压力、成分是否在仪表标定的正常范围内。
仪表参数校验
进入流量计参数界面,复核管道规格、安装方式、介质类型等基础参数是否与实际一致;
查看信号强度指标(通常要求≥60%),若信号强度低于阈值,优先排查探头和耦合情况。
数据对比验证
将超声波流量计数据与其他计量设备(如标准孔板、电磁流量计)的读数对比,判断偏差方向和幅度;
对同一段管路进行短期连续监测,观察数据是否有规律性漂移(如随温度升高偏差增大)。
专业校准若初步排查无异常,需联系专业机构进行实流校准:通过标准流量装置(如体积管、钟罩式校准器)对流量计进行标定,修正误差系数,恢复准确度。
三、恢复与维持准确度的措施
针对性整改
管路结垢:定期进行管道清洗(如化学除垢、高压水冲洗),对于易结垢工况可加装在线除垢装置;
振动干扰:为传感器加装减振支架,或在探头与管道间增加减振垫片;
流场紊乱:在直管段不足的位置加装整流器,或重新选址安装流量计。
设备维护
每 6~12 个月检查一次传感器耦合剂,及时补充或更换;
定期清理探头表面的油污、灰尘,避免介质粘附影响声波传播;
对关键参数进行备份,防止误操作导致参数丢失。
定期校准根据工况和行业规范,每 1~2 年进行一次专业校准:
常规工况可采用离线校准(送检传感器和主机);
高精度要求的工况(如贸易结算)需进行在线实流校准,确保计量精度符合国标(如 GB/T 18604-2014《用超声波流量计测量天然气流量》)。

