摘 要:爲更(gèng)好地将電磁流量(liàng)計在線檢定方法(fa)運用于實✏️際現🏃🏻‍♂️場(chǎng)操作之中，根據《計(ji)量法》和《 管道式電(dian)磁流量計 在線校(xiào)準要求》(以下簡稱(cheng)《要求》)，對不同工況(kuang)下的十幾台💋大口(kou)徑電磁流量計進(jin)行現場檢測和校(xiao)驗，所得數據與出(chu)廠标定的原始數(shù)據能夠很好地吻(wěn)合🙇‍♀️。在對在❌線檢測(ce)🤟過程中相關細節(jiē)進行總結後，證實(shí)🐆了電磁流量計的(de)在🐆線檢定是切實(shi)可行✨和有效的，能(neng)夠廣泛地運用于(yu)大口徑流量計的(de)🔅現場檢定。
0 引言
　　流(liú)量是給排水和水(shuǐ)處理等相關行業(yè)常用的過程控制(zhi)和計🛀🏻量的重要參(cān)數和生産指标，它(ta)直接關系到水⭐處(chu)理🔆的進程與質量(liang)。電磁流量計 由于(yu)其結構簡單，傳感(gan)器内沒有可動部(bu)件，沒有節流裝置(zhì)，不存在機械轉動(dòng)和磨損，不會産生(sheng)壓力損失，并🐅因其(qí)精度高、線性好🌏、運(yùn)行穩定等優點，在(zài)給排水、污水⁉️處理(lǐ)、引水工程等項目(mù)中得到廣泛的應(yīng)用，用以進行内部(bu)計量、過程控制和(he)對外貿易結算。電(diàn)🈲磁流量計作爲一(yi)種普遍的計量器(qì)具，按照《計量法》的(de)規定，必須在一定(dìng)的周期内對該器(qì)具進行檢定或校(xiao)準。同時，使用方爲(wèi)保證流量計使用(yong)的可靠性❓，也對 電(dian)磁流量計生産廠(chang)家 提出了這個要(yao)求。
　　然而，應用于水(shui)務行業中的電磁(cí)流量計口徑較大(dà)，安裝💞環境🤟差🏒等因(yīn)素導緻流量計很(hěn)難甚至不允許拆(chāi)卸之後🔴送到标定(dìng)裝置中進行複核(hé)。另外，由于此🙇🏻類流(liú)量計的現場工作(zuo)條件與實驗室校(xiào)驗設置條件存在(zai)偏異，因此，電磁流(liu)量計，尤其是 大口(kǒu)徑電磁流量 在使(shǐ)用一個階段之後(hou)，測量也許會存在(zài)一定的不确定性(xing)偏差。在線大口徑(jìng)流量計不停水的(de)校準和檢定問題(tí)亟待解決‼️。
1 電磁流(liú)量計的在線檢定(ding)方法
　　目前，普遍應(yīng)用的電磁流量計(ji)在線檢定手段主(zhǔ)要⁉️有标🔴準表法和(he)電參數法。電參數(shu)法是根據管道式(shì)電磁🔅流量⛱️計的測(cè)量原理，對影響在(zài)線工作的管道式(shi)電磁流量計的相(xiang)關參數進👈行檢定(dìng)( 如勵磁線圈對地(dì)絕緣電阻、電極對(dui)地( 接液) 電阻、勵磁(cí)線圈電阻和流量(liàng)計電纜線電阻) ，測(cè)😘量控制相關參數(shu)在一定允許的變(biàn)化範圍内與出廠(chang)檢🚶‍♀️定的原始數據(jù)進行比較溯源，使(shǐ)其保持在出廠時(shi)的标準準确度以(yi)内，以👌滿足使用要(yao)求。标準表法是以(yi)标準表爲标準器(qi)具，使流體在相同(tong)時間間隔内，同時(shi)連續通過标準⛱️表(biǎo)和被校表，比較兩(liǎng)者的輸出流量值(zhi)的偏差，從而确定(ding)被校流☂️量計與标(biao)準表所示的流量(liang)值的關系。
　　對于以(yǐ)上兩種方法孰優(you)孰劣，不能斷然判(pàn)明，但根🔞據以㊙️上💜兩(liǎng)種方法的在線檢(jiǎn)定過程均能反映(ying)測量性能。
2 電參數(shu)法
　　衆所周知，電磁(ci)流量計是根據法(fǎ)拉第電磁感應定(ding)😍律來測量😍導電液(ye)體體積流量的儀(yi)表。法拉第電磁感(gǎn)應💁公式如式(1) 所示(shì)⛱️:
E=K×B×V×D　　(1)
式中: B 爲流量計勵(lì)磁線圈感應磁場(chǎng)的強度;V爲被測👅電(dian)液導體的流速;D爲(wei)管徑;K爲儀表系數(shu)。宏觀上把導電液(yè)體看成導體。
　　由式(shì)(1) 可知管徑D與系數(shù)K都爲固定參數。在(zài)一定流速下，隻要(yào)保證參數 B 的穩定(ding)，那麽感應電動 E也(ye)随之穩定，即💃🏻在進(jin)🛀🏻行電⚽參數法在線(xiàn)檢定時，若參數B保(bǎo)持在出廠校準時(shi)的允許範📞圍内時(shi)，就可證明該流量(liàng)計目前所測流量(liang)的精度仍與出廠(chǎng)時保持一緻［3］。
　　影響(xiang)電磁感應強度 B 的(de)因素，就流量計本(běn)身而言，應檢驗勵(lì)💃🏻磁線圈電阻(扣除(chu)溫度變化引起的(de)差值)、勵😍磁線圈的(de)絕緣以及勵磁電(dian)流的幅值。另外，我(wo)們需檢查電極信(xin)号電路絕緣性能(néng)是否良好，證明原(yuán)本微弱的流量信(xin)号有沒有額外大(dà)的損失; 測量電極(ji)的接液電阻，評估(gu)電極表🌈面是否被(bèi)過度氧化、腐蝕、結(jié)垢或損傷而影響(xiang)正常測量; 檢查接(jiē)地電阻等情況并(bìng)排除雜亂信号的(de)幹擾。同時，使用精(jing)度佳的模拟信号(hào)器檢測轉換器的(de)工作狀況。
2．1 電參數(shu)法的檢定過程
　　在(zài)檢定過程中，首先(xiān)，觀察轉換器内的(de)各項參數設置是(shi)否有被改動過，要(yao)求轉換器的各項(xiang)參數設置與電磁(cí)流量計出廠銘牌(pái)🈲上的一緻; 然後觀(guan)察兩根電纜( 勵磁(cí)電纜、信号電纜) 是(shì)否有損傷，是否保(bao)持原樣。《管道式電(diàn)磁流量計在線校(xiào)準要求》指出需保(bǎo)證被測液體電導(dǎo)率符合流速在 0．3 ～10 m/s 的(de)流動狀态下，被測(ce)🛀🏻管道中應保持滿(man)管，無氣泡聚集。
在(zai)對該自來水廠進(jin)行檢定觀察時，全(quan)部的流量計都在(zài)穩✍️定有序地運行(hang)，無數據波動等狀(zhuàng)況出現。因此，可以(yi)判定以上條件均(jun)符合，并在此基礎(chǔ)上對流量計的💔一(yi)系列參數作了檢(jiǎn)測。
　　由于在第二次(ci)來到自來水廠時(shí)，該流量計處于運(yùn)行狀态，因此，爲不(bú)妨礙水廠的正常(chang)工作，對每個數據(jù)點隻進行了兩次(cì)數據測量。
2．1．1 轉換器(qì)的校準
① 瞬時流量(liang)的示值誤差及重(zhòng)複性檢定
　　先關閉(bì)轉換器的供電電(diàn)源，并将轉換器連(lian)接傳感器的電纜(lan)拆卸下來，使用自(zì)主開發的模拟信(xin)号發生器(精度爲(wei)±0．1% ) ，爲轉換器提供模(mo)拟信号，代替實際(jì)使用過程中電磁(cí)流量計傳感器提(ti)供的流量信号。然(rán)後通電預熱片刻(kè)之後，分别選定高(gao)、中、低🏃‍♀️ 3 個流速點⁉️，且(qiě)采用上行程和下(xià)行程的方式對每(měi)個點都測試 3 遍，對(dui)轉換器🌐的示值做(zuo)出記錄，并将所記(jì)錄的值按照要求(qiú)所記錄的公式進(jin)行處理，最後根據(ju)計算得到示值誤(wù)差和重複😄性［2 － 5］。
② 轉換(huàn)器零點檢查與校(xiao)準
　　将電磁流量計(ji)模拟信号發生器(qi)的開關撥到“0”位置(zhi)，用模拟信号發生(shēng)器的零位進行調(diào)零，直到轉換器瞬(shun)時流量顯示爲“0．000 m3/ h”。
③ 電(diàn)磁流量計零點漂(piao)移的檢查
　　斷開轉(zhuǎn)換器與傳感器之(zhi)間勵磁線圈的連(lian)接電纜( 勵❗磁線圈(quan)連⛱️接電纜編号爲(wei)“7、8”電纜線) ，保持信号(hao)線“1、2、3”的聯通，經過🛀十(shi)幾分鍾左右的預(yù)熱(當然，在這預熱(rè)過程中可對其他(ta)表進行其他項✔️目(mu)的檢查) ，恢複轉換(huan)器的各項參數設(shè)置，每5 min記錄一😘次轉(zhuan)換器讀數情況，持(chi)續 3 次并記錄轉換(huàn)器每次的顯示值(zhí)。取絕對值最大的(de)值與電磁流量計(jì)量程相比較，得到(dao)零點漂移值。
④ 轉換(huàn)器輸出頻率及輸(shu)出電流校準
　　以電(diàn)磁流量計模拟信(xìn)号發生器爲校準(zhǔn)信号源，采👈集3個流(liu)速測量點的頻率(lǜ)計電流輸出信号(hao)，按照公式計算兩(liang)者的♉示值誤差。相(xiàng)關公式請參閱文(wen)獻［1］。
應該注意的是(shi)，轉換器輸出頻率(lü)、電流的最大允許(xu)示值🔞誤差應不超(chāo)過出廠準确度的(de)要求。
2．1．2 傳感器的校(xiao)準
① 勵磁線圈電阻(zǔ)的測量
　　以數字萬(wàn)用表爲測量工具(ju)，兩個表筆分别搭(dā)在勵📱磁線🚶‍♀️圈的兩(liang)個端子上，測量勵(li)磁線圈的電阻值(zhi)，将測量結果與以(yǐ)往的記錄值進行(háng)比對。
② 勵磁線圈對(duì)地絕緣電阻的測(cè)量
　　以 500V兆歐表爲測(ce)量工具，将兆歐表(biao)的兩端分别夾在(zai)💋勵磁線圈一端和(hé)接地線上，操作兆(zhao)歐表待顯示穩定(ding)後讀數，要求絕緣(yuán)電阻🚶‍♀️大于100 MΩ。
③ 傳感器(qi)接地電阻的測量(liàng)
　　用數字式萬用表(biao)測量信号屏蔽線(xiàn)和接地線之間的(de)🌈電阻，要求對地電(dian)阻小于10Ω。
④ 電極對地(dì)(接液) 電阻值的測(cè)量
　　 以指針式萬用(yòng)表爲測量工具(測(ce)量時會出現短暫(zan)的充放電現🧡象) ，讀(du)取指針偏轉最大(da)值時的值作爲記(ji)錄值。電極的接地(di)🔞電阻值不能有較(jiào)大的偏差率，否則(ze)視爲不可控。
　　應注(zhu)意的是，測量應該(gai)以第一次測量的(de)最大值爲📱準㊙️，若要(yao)再次測量，應消除(chú)電極上可能出現(xian)的極化現象，避免(miǎn)造成對測量精度(dù)的影響; 同時，要求(qiu)測量偏差率≤20%［4］。
　　電磁(cí)流量計出廠時以(yǐ)及經過一年的使(shi)用之後，再✉️次對同(tóng)🚶‍♀️一台電磁流量計(jì)進行在線檢定，數(shu)據記錄🌈及處理結(jie)果如表 1、表 2 所示。其(qí)中，原始在線檢定(ding)數據的環境溫度(dù)爲❗ 29 ℃、相對濕度爲70% RH，最(zui)大示值誤差爲0．25% ; 運(yùn)行🈚一年後檢定數(shu)據的環境溫度爲(wèi) 30 ℃、相對濕度爲70% RH。經第(di)三方檢測的原始(shi)數據如表3 所示。


　　電磁(cí)流量計電參數在(zai)線檢定法主要用(yòng)來對直接影響㊙️電(diàn)🏃‍♀️磁流🥵量計測量準(zhun)确度的勵磁線圈(quān)的相關參數進行(hang)測量💋。
　　通過兩次數(shu)據的對比，可以很(hen)直觀地了解到這(zhe)一台電磁流量計(ji)的各項電參數在(zài)經過一年的現場(chǎng)使用🏃‍♀️之後仍然能(néng)夠與原始數據很(hěn)好地溯源。
2． 2 标準表(biǎo)法的檢定過程
　　标(biāo)準表法是在管道(dào)上再安裝一個标(biāo)準表，同步記錄兩(liǎng)台流量計的輸出(chu)流量。在标準表的(de)選擇方面，目前國(guó)内外大♌部分企業(ye)✌️機構都是選用便(biàn)攜式超聲波流量(liàng)計作爲标準表進(jìn)行在線檢定。
　　以DN1200mm流(liu)量計爲例，對運用(yong)便攜式超聲波流(liu)量計進行🧑🏽‍🤝‍🧑🏻現場鑒(jian)定的過程做一簡(jiǎn)單的陳述。
　　該熱力(li)公司于每年 10 月初(chū)開始對供暖設施(shi)進行加壓試👣運行(hang)，檢❗查設備是否正(zheng)常可靠。目前，大口(kǒu)徑的流量計在該(gai)企業的熱力供給(gei)線上運行，在 2010 年 10 月(yue)份試運行過程中(zhong)🔞，發現其🚩中一台DN 1 200 mm 的(de)大口徑流量計出(chū)現數據波動，提議(yì)需💜對該表運行的(de)精度⭐進行檢測🆚。使(shi)用兩台精度爲± 0． 5% 、重(zhòng)複性爲± 0．15% 的便攜式(shi)超聲波流量計對(duì)該流量計進行現(xiàn)場檢查。DN 1 200 mm 的大口徑(jing)流量計第三方檢(jiǎn)定數據如😘表 4 所示(shi)。由表 4 可以看出，最(zui)大示值㊙️誤差爲 0． 18% ，最(zuì)大重複性🧑🏽‍🤝‍🧑🏻爲 0． 06% 。

　　操作(zuò)人員到達現場後(hou)，首先對電磁流量(liàng)計的數據進行采(cai)集記錄，發現流量(liang)計的顯示數據确(què)實存在波動🏃🏻‍♂️。随後(hòu)，根據現場情況及(ji)超聲波流量計的(de)安裝♊要求，對管道(dao)外壁的污垢進行(hang)擦除，以保證 超聲(sheng)波流量計 的可靠(kào)應用，并根據現場(chang)工作人員對管道(dào)内壁的襯裏描述(shu)，采🧡用“V”形安裝方法(fǎ)對參數進行一一(yī)設置［8 － 10］。
　　值得說明的(de)是，由于超聲波流(liu)量計對使用環境(jìng)和安裝的要求較(jiao)高，且在較寬的流(liú)速範圍之下，較難(nan)🈲保證超聲🏒波流量(liàng)計在全流速範圍(wei)内一直保持一個(gè)較高的精度。爲此(ci)，分别選用❄️高、低流(liu)速的兩台超聲波(bō)流量計，分别對管(guǎn)道内流體的高低(dī)流速進行🛀🏻測量，這(zhe)在一定程度上可(kě)以實現測量🌏結果(guǒ)的準确率。
　　經分段(duan)檢定，超聲波流量(liang)計數據記錄如表(biǎo) 5 所示。對比發現，超(chāo)聲波流量計數據(jù)顯示及波動情況(kuang)與電👅磁流量計所(suo)反映的🔞情況一緻(zhì)。
　　在線檢定後，發現(xiàn)流量計顯示的波(bo)動幅度越來越小(xiao)。對此，我們判斷是(shì)因爲管道在年内(nei)首次通水及水溫(wēn)差異等原💋因，使得(de)管道内存在大量(liang)氣泡，造成數據波(bō)動。經建議，熱電在(zai)電磁流量計的前(qian)直管段上安裝了(le)排氣閥，電磁流量(liang)計随即正常工作(zuo)。

3 檢定注意事項
在(zai)檢定超聲波流量(liang)計時，應注意以下(xia)事項。
① 安裝位置超(chāo)聲波流量計安裝(zhuang)位置的選擇需要(yào)操作✨員仔細了解(jiě)工況情況，包括被(bèi)檢管線的材質、管(guǎn)外徑、管壁厚度☂️、管(guan)内襯裏的材質及(ji)厚度，管内介質等(deng)相關量的具體信(xin)息并核實，确保測(cè)量的精度。
标準表(biao)的安裝需遠離上(shàng)下遊的擾動源，避(bì)免有害的㊙️漩渦等(děng)情況，但是在現場(chǎng)實際情況中達不(bú)到安裝要❤️求的情(qíng)況❤️是很普遍🙇‍♀️的。這(zhe)就需要現場操作(zuo)人員有相當高的(de)實際操😄作經驗，選(xuan)擇正确的地點和(he)方式進行安裝，避(bì)免🌍較大誤差的出(chu)現。
②“V”形安裝法
在直(zhi)管段等情況允許(xǔ)的情況下，應該首(shou)選“V”形法安裝。因爲(wèi)使👉用🌂“V”形安裝法，超(chāo)聲波流量計的兩(liang)個換能器在管道(dao)的同一側，容易🏒實(shi)現兩個換能器安(an)裝在㊙️管道的中心(xin)線上; 而且同一側(ce)的管壁，外部條件(jian)幾乎一緻，對⭐因參(can)數設💔置引起的誤(wù)差可以将量減小(xiao)到最低。“V”形安裝法(fa)示意圖📐如圖 1( a) 所示(shi)。而使用“Z”形安裝法(fa)雖然聲程縮短近(jìn)一半，但兩側相對(dui)的安裝方法☔使得(de)換能器不易在同(tong)一個管徑平面上(shàng)，導緻超聲㊙️波接收(shōu)到的信号質🏒量下(xia)降，這會無法避免(mian)地帶來相當大的(de)測量誤差。“Z”形安裝(zhuang)法示意圖如圖 1( b) 所(suǒ)示。
③ 同時，用于标準(zhun)表法比對的 便攜(xie)式超聲波流量計(ji) 對重複性要求是(shi)第一位的。

4 結束語(yǔ)
　　流量計在線檢定(ding)方法是切實可行(hang)的，雖然在線檢定(dìng)方法✨與實驗室水(shuǐ)流量标定裝置上(shàng)校準存在一🤩定程(chéng)度上的差異，但是(shi)也在一定程度上(shàng)緩解及解決了一(yī)些大口徑流量計(jì)不能拆卸進💚行标(biao)定的難🏃🏻題。爲了進(jìn)一步優化管道式(shì)電磁流量計在線(xian)檢定方法，這樣，電(dian)磁流量計的在線(xiàn)檢定方🌐法會愈加(jiā)的完善。

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