超聲波流量計(jì)憑借其具有非接觸式測(cè)量、無額外壓力損失、不受管道直徑限制等優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于水利、電力、石油和化工等領(lǐng)域。超聲波流量計(jì)按照通道的數(shù)量多少，可分為單聲道、兩聲道和多聲道。與單聲道、兩聲道超聲波流量計(jì)比較，多聲道超聲波流量計(jì)對(duì)流態(tài)分布變化的適應(yīng)能力更強(qiáng)、測(cè)量準(zhǔn)確度也更高，適用于大孔徑管道，以及流態(tài)分布復(fù)雜的管道。因此，核電站主給水管路選擇多聲道超聲波流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量。
近年來，科研人員對(duì)超聲波流量計(jì)的研究工作多集中在流量積分方法、多聲道換能器布置方式和換能器探頭安裝位置等，而高溫高壓對(duì)超聲波流量計(jì)計(jì)量性能的影響尚未見報(bào)道。溫度、壓力對(duì)于超聲波流量計(jì)的影響反映在密度、粘度、表體結(jié)構(gòu)參數(shù)，其中表體結(jié)構(gòu)參數(shù)的測(cè)量準(zhǔn)確度是影響流量計(jì)本身的測(cè)量準(zhǔn)確度的關(guān)鍵因素之一。國(guó)內(nèi)尚無高溫高壓水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，無法在高溫高壓下對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定，測(cè)量精度無法得到保證。有限元分析是基于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析迅速發(fā)展起來的一種現(xiàn)代計(jì)算方法，廣泛應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、流體力學(xué)等連續(xù)性問題。
因此，本研究以內(nèi)徑393.5mm、雙側(cè)8聲道液體超聲波流量計(jì)為研究對(duì)象，利用有限元分析與高溫高壓靜態(tài)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法揭示溫度壓力對(duì)表體結(jié)構(gòu)參數(shù)變形量的影響規(guī)律及程度。該研究工作對(duì)提高高溫高壓下超聲波流量計(jì)的測(cè)量精度具有重要意義。
本文以內(nèi)徑393.5mm、雙側(cè)8聲道液體超聲波流量計(jì)為研究對(duì)象，利用高溫高壓靜態(tài)實(shí)驗(yàn)與有限元分析相結(jié)合的方法，研究了溫度壓力對(duì)表體結(jié)構(gòu)參數(shù)變形量及測(cè)量精度的影響，得出如下結(jié)論：
（1）本研究設(shè)計(jì)的高溫高壓靜態(tài)實(shí)驗(yàn)裝置具有較高的變形量測(cè)量精度和測(cè)量穩(wěn)定性，在無高溫高壓水流量標(biāo)準(zhǔn)檢定裝置的情況下，對(duì)提高超聲波流量計(jì)在高溫高壓狀態(tài)的測(cè)量精度具有積極作用；
（2）溫度是影響表體結(jié)構(gòu)參數(shù)變形的主要因素，壓力影響可以忽略，表體結(jié)構(gòu)參數(shù)變形量與溫度之間呈線性關(guān)系，隨溫度的升高而增大；
（3）在P=7.8 MPa，工況下，超聲波流量計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)變形量引入的誤差為0.64%，無法滿足核電站主給水流量測(cè)量誤差為0.3%的要求。
