被测管道材质及内衬输入有误时,也会造成换能器安装距离的计算错误,使超声波的入射角产生误差,测量精度降低严重时将不能测量。实验证明,管道内衬对测量的影响主要是它造成了实际管径的变化。安装了内衬的管道使过水截面积减少,通过流速换算的流量相应偏小,测量误差与管道截面积变化成正比。如内衬过厚而设置时被忽略或与管壁有间隙时则一般发生探测或信号错误,因此测量时应根据实际准确输入内衬材质及厚度。实际应用中,遇到管内壁结垢相对均匀、信号基本正常时,可对内衬做一定补偿,以减少测量误差。管道材质及内衬对测量的影响反映在声波在各种介质中传播速度的差异上,若材质的设置声速大于实际的声速,则测量结果偏大,反之则偏小。
2 流量计安装及使用条件的要求
(1)安装在直管段不同位置与标准表比较的相对误差
便携式超声波流量计换能器安装一般要求流量计上、下游分别有10倍和5倍以上管径的直管段,以确保被测介质的流态满足仪表精度要求。实际使用时经常不能找到满足要求的安装位置,使得流场不稳定。
实验时用两台型号为FLD120Y1-A的便携式超声波流量计,先后安装在标准位置检定合格后,再把两台流量计先后安装在非标准位置,其测得数据与标准表作比对,其实验结果见表3、表4。

结果表明:下游直管段安装距离比上游直管段影响小,上游有3倍以上管径的直管段时可基本满足要求。当上游直管段不够(紊流严重),如在弯头、阀门、泵、阀之后装表时,一般表现为正误差。不少用户受仪表测量空间的限制,在不能满足安装要求的位置测量,由此造成了测量误差的加大,因此在安装距离较小的地方应首先确保上游的安装距离。
(2)钢管V法安装换能器间距偏差与测量误差的关系
实验时用一台型号为FLD120Y1-A编号为Q3A2254T的便携式超声波流量计,安装在管道的标准位置通过检定合格后,移动换能器间距与标准表作比对。按照上述操作依次安装在不同口径管道的位置上进行实验,结果见表5。

实验表明:换能器间距的定位错误造成的误差,直接影响测量结果,严重时信号太弱或找不到信号。换能器径向错位一般对测量结果影响甚微,但会关系信号强弱。安装时要求声束穿过管道中心,否则会由于声波发射与接收角度不符使信号严重衰减,直至不能测量。
便携式超声波流量计的影响及检定
1 安装环境、耦合剂、信号电缆对测量的影响
便携式超声波流量计大都采用多脉冲、宽频带信号,具有一定抗电磁干扰能力,但在安装现场存在高频,特别是变频干扰源时不能完全正常工作。换能器信号电缆不易过长,且应使用特定阻抗的同轴电缆,专用端头,中间不能有接头。超声耦合剂尽量使用导声性能好、不易混入气体的粘性物质,如水玻璃、凡士林等。
2 没有正确对超声波流量计进行检定
任何流量计使用前都需要进行检定或校准,便携式超声波流量计在这一点尤为重要。因为便携式超声波流量计一般配置多组换能器,分别适用于不同的管径范围,每组换能器与主机的搭配按理论都是一套独立的流量计。因此,如果只在小管径的流量标准装置上用小换能器对便携式超声波流量计进行检定或校准,那么在使用时如果用大换能器测量流量,就等于是使用未经检定或校准的流量计,其计量准确性是无法保证的。正确的方法是以用户自己的使用情况为参考依据,尽可能在与使用管道口径相同或接近的流量标准装置上对便携式超声波流量计进行多条管道的检定或校准。至少要保证流量计配置的每组换能器都要进行检定。流量计检定或校准证书上都会给出几组换能器的仪表修正系数。在使用流量计时,要保证正确输入对应换能器的仪表修正系数。
便携式超声波流量计的缺点和局限性
(1)传播时间法的便携式超声波流量计只能用于清洁液体和气体。
(2)外夹装换能器的超声波流量计不能用于衬里或结垢太厚的管道,不能用于局部有凹陷或凸出物的管道,以及不能用于管壁锈蚀严重的管道。
(3)目前国内生产现有超声波流量计不能用于管径小于DN25mm的管道。
(4)国内对超声波流量计的研究制造还在初级阶段,其价格也相对较高。
流量计量是企业生产过程中重要的参数,特别是在油田节能节水等环保方面得到了越来越多的应用。便携式超声波流量计是一种新型的流量仪表,它的方便性和经济性是其它流量计无法比拟的。但该类仪表所产生的很多随机误差还要继续研究与探讨。如现场环境、电源频率的变化、管内壁结垢、管内夹带气泡等都会使测量误差值发生一定的变化。所以继续从实践中总结准确的测量方法是用好便携式超声波流量计发挥其有效作用的长期性任务。