電磁流量(liàng)計 以其安(ān)裝方便、正(zhèng)确率高等(deng)優點在自(zì)來水、熱水(shui)熱能貿易(yi)結算中被(bèi)廣泛應用(yong),并被要求(qiú)進行定期(qi)的計量檢(jiǎn)定。在我國(guo),0.5級以下電(dian)磁流量計(ji)的檢定周(zhou)期爲兩年(nián)。事實上,許(xǔ)多 大口徑(jìng)電磁流量(liàng)計 (一般爲(wei)DN400mm以上)由于(yú)拆裝、運輸(shū)和生産等(deng)問題,無法(fǎ)實現定期(qī)離線㊙️檢定(dìng),造成計量(liang)失控,引發(fa)諸多貿易(yi)糾紛。因此(ci)，需🏒要建立(li)-套🔴能夠對(duì)電磁流量(liang)計進行在(zài)線檢定或(huò)校準的方(fang)法，在保證(zheng)有效溯源(yuán)性的前提(tí)下,實現對(dui)電磁流量(liang)計的量值(zhí)溯☔源，從而(er)實現對現(xian)場電磁流(liú)量計的在(zài)線計量檢(jiǎn)定。或最低(di)限度提供(gong)一種手段(duan)，能夠對在(zài)線電磁流(liú)量計進行(hang)期間核查(cha),在一定不(bu)确定度範(fan)圍内對在(zài)線電磁流(liú)量計的計(jì)量特㊙️性進(jin)行确認，達(da)到延長電(dian)磁流量計(jì)離線檢定(ding)周期的目(mu)的。
一、研究(jiū)背景
　　根據(jù)上述存在(zài)的問題，有(you)關專家也(ye)提出過多(duo)種在🍓線檢(jian)定或校準(zhun)方案,歸納(nà)起來,其主(zhǔ)流方案主(zhu)要有兩種(zhǒng):一種🧡是勵(lì)磁線圈檢(jian)查法,即在(zai)傳感器安(ān)裝勵磁線(xian)圈的腔體(tǐ)内置一标(biāo)準線圈,标(biao)準線圈的(de)銅電阻與(yu)勵磁線圈(quan)的 銅電阻(zu) 相近,通過(guo)外圍電路(lu)控制實現(xian)标準線圈(quan)和勵磁線(xiàn)圈🛀産生的(de)信🆚号進行(hang)比較,以檢(jian)查勵磁線(xiàn)圈當前産(chan)生的信号(hao)與原來産(chǎn)生信号的(de)一緻性,從(cong)而确定電(diàn)磁流量計(jì)的計量特(tè)性🍓是否發(fa)生變化,這(zhè)種方法又(yòu)稱爲電磁(cí)✉️流量計的(de)“幹标”方法(fǎ);另一種方(fāng)🐕法是非接(jiē)觸測量法(fǎ),即利用外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(jì)夾持在被(bèi)🔞測流量計(jì)管道上，通(tōng)過比對兩(liang)台流量計(ji)的流量來(lái)确定被檢(jian)流量計的(de)計量特性(xing)。
　　應該說上(shàng)述兩種方(fang)法理論上(shàng)都有其合(hé)理性,但存(cun)在方法設(she)計.上的缺(quē)陷，無法保(bao)證量值溯(su)源性和可(ke)靠性,因此(ci),無法得到(dao)法律層面(mian)上的認可(ke)。首先,第一(yi)種方法，由(yóu)于标準線(xiàn)圈是直接(jie)設計到流(liú)量計表體(tǐ)中的，我們(men)無法對其(qí)電阻等指(zhi)标的性能(neng)進行定期(qi)的量值溯(su)源📐，無法判(pàn)斷一段時(shi)間後标準(zhǔn)線圈的計(jì)⁉️量性能是(shi)否發生變(bian)化,所以,用(yòng)其作爲計(jì)量傳遞的(de)标準顯然(ran)有缺陷。
第(dì)二種方法(fa),時差法 外(wài)夾式超聲(sheng)波流量計(jì) 的優點在(zai)于可以定(dìng)期對 超聲(sheng)波流量計(ji) 進行檢定(ding)。超聲波流(liú)量計測量(liàng)流量的原(yuán)理是根據(jù)速度面積(ji)法求得流(liú)量qʋ的，其公(gōng)示爲
qʋ=`VA(1)
式中(zhong):`V一管道内(nèi)流體截面(mian)上平均流(liú)速;A一流體(ti)流經管☀️道(dào)的截面😄積(jī)。
　　從式(1)中可(kě)以看到，要(yao)得到正确(que)的流量,必(bi)須得到正(zhèng)确的管🔴道(dao)平均流速(su)和截面積(ji)。其中，時差(chà)法超聲波(bo)流量計測(cè)量流速可(kě)以得到滿(mǎn)意的結果(guo)但是,現場(chǎng)管道由于(yu)未經特别(bié)加工很難(nan)确定管道(dào)的截面積(jī)。因此，無法(fa)控制外夾(jia)式超聲波(bō)流量計現(xian)場測量精(jing)度,通常外(wài)夾式超聲(sheng)波流🌐量計(ji)的測量相(xiàng)對示值誤(wu)👌差能達到(dao)1%~5%,正确率較(jiào)低,已失去(qù)對現場電(dian)磁流量計(ji)進行比對(dui)的意義☀️。
二(er)、方案的提(tí)出和分析(xī)
　　比較上述(shù)兩種方案(an)，從理論上(shàng)來講都是(shi)可行的。但(dan)第二種方(fang)法更容易(yì)實現量值(zhi)的溯源和(he)檢定中不(bú)确定度分(fèn)👉量的控制(zhi)。隻要在量(liang)值傳遞過(guò)程中将流(liu)🆚量測量可(ke)能引入的(de)不确定度(du)分量控制(zhi)在可允許(xǔ)的範圍内(nei),就可以實(shi)現對現場(chang)電磁流量(liang)計正确的(de)流量賦值(zhi)。
1.外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計工作原(yuán)理和測量(liang)不确定度(dù)分量分🈲析(xi)
　　時差法超(chao)聲波流量(liang)計是以超(chāo)聲波在流(liu)體内順逆(nì)兩個傳播(bo)✍️方向,利用(yòng)傳播時間(jiān)差與流體(ti)流速之間(jiān)的關系求(qiú)得流體流(liú)量的,工作(zuò)原理如圖(tú)1所示。
 
　　根據(ju)聲波在順(shun)逆兩個方(fang)向傳播的(de)時間差可(kě)得到該🔆傳(chuan)播🔞方向.上(shàng)的流體線(xian)平均流速(sù)(V):
 
　　式中::C一聲(shēng)速;L一聲波(bo)傳播距離(lí);0一聲道夾(jiá)角;t1、t2--聲波順(shùn)逆向傳播(bō)時⭕間。
根據(jù)比爾蓋兒(er)法計算出(chu)面流速V:
 
　　式(shi)中:K--補償系(xi)數(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷諾(nuò)數),在--定雷(lei)諾數範圍(wéi)内可視爲(wei)🚶常數😄,在使(shǐ)用中可以(yǐ)通過水流(liú)量标準裝(zhuang)置标定給(gei)出🏃🏻。
　　根據_上(shang)述公式,可(kě)得流量計(ji)算公式爲(wèi)
 
式中:d-管道(dao)直徑。
　　從式(shi)(4)中可以看(kan)到,h以和超(chāo)聲波流量(liang)計所使用(yòng)的時基精(jīng)度相㊙️關,作(zuò)爲用于量(liang)值傳遞的(de)标準表,流(liú)量計🔞可選(xuan)取較高精(jīng)度等級的(de)時基，因此(cǐ),t1、t2測量引入(ru)的不确定(dìng)度♉可以忽(hu)略不計。如(ru)果采取相(xiàng)應的措施(shi)保證d和L的(de)測量不确(que)定度足夠(gou)小，直👉至可(kě)以忽略不(bu)計,則流量(liàng)測量的不(bú)确定度僅(jǐn)和K的标定(dìng)精㊙️度相關(guān)。
2.外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計特征尺(chi)寸的确定(dìng)
　　爲保證d和(hé)L的測量精(jīng)度足夠高(gao)，應在被檢(jian)電磁流量(liàng)計🏃的管路(lu)☔上預裝标(biao)準管段以(yǐ)安裝外夾(jiá)式超聲波(bō)流量計。由(you)于标準管(guan)段是一個(ge)經過加工(gōng)的直管段(duàn),因此,不會(hui)增加太大(da)的成本。
　　标(biāo)準管段内(nèi)徑的加工(gōng)可參照GB/T2624--2006《用(yong)安裝在圓(yuan)形截面🙇🏻管(guan)道中⁉️的差(cha)壓裝置測(cè)量滿管流(liú)體流量》中(zhong)對節流件(jiàn)上遊2D範🈲圍(wéi)内管道内(nèi)徑的加工(gōng)要求。加工(gōng)後的标準(zhǔn)管段應分(fèn)别🔆在至少(shǎo)3個截面的(de)4個不同方(fang)向進行d值(zhí)測量,加🏒工(gong)偏差應小(xiǎo)于标準規(guī)定。
　　聲波傳(chuan)播距離L的(de)确定主要(yao)是避免每(měi)次測量管(guǎn)道💋圓度🛀🏻不(bú)夠、外壁腐(fu)蝕以及換(huan)能器和管(guǎn)道間裝夾(jiá)間隙不同(tóng),對傳播距(jù)離L的影響(xiǎng)。可在标準(zhun)管段外壁(bì)加🧑🏽‍🤝‍🧑🏻工固定(ding)的安裝位(wèi)置并設加(jia)裝螺孔,在(zài)👣加裝換能(néng)器🏃時用扭(niu)力扳手緊(jǐn)固,确保每(měi)次裝夾間(jiān)隙的一緻(zhi)性。
　　在标準(zhǔn)管段和外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(jì)-起在水流(liú)量标準👌裝(zhuang)置.上檢定(ding)後,将标準(zhǔn)管段預裝(zhuāng)在現場管(guan)道,并在換(huan)能器安裝(zhuāng)位置加裝(zhuang)防護罩。由(yóu)于标準管(guan)段結構、加(jia)工要求和(he)使用環境(jìng)與文丘裏(lǐ)管有極度(dù)的相似性(xìng),因此,其使(shǐ)用周期可(ke)以😄采用和(hé)文丘裏管(guǎn)相等的檢(jian)定周期,即(jí)檢定周期(qi)爲4年。每年(nián)✉️利用标準(zhun)管段和外(wai)夾式✏️超，聲(shēng)流量計對(dui)在線電磁(ci)流量計進(jin)行💋核查，如(ru)核🏃🏻‍♂️查結果(guǒ)滿意則順(shun)延電磁流(liú)量計的檢(jiǎn)定周期，否(fou)則電磁流(liú)量計和标(biāo)準管段均(jun)應離線檢(jiǎn)定。每--個外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)可以和任(ren)意管徑的(de)标🍉準直管(guǎn)段配合并(bing)擁有該套(tao)配置的k值(zhí)及相應的(de)精度,通過(guo)定期的期(qi)間核查達(dá)😄到延長電(diàn)磁流量計(ji)檢👈定周期(qi)的目的。
三(san)、标準管段(duan)和外夾式(shi)超聲波流(liú)量計的管(guǎn)理策略
　　需(xu)要對外夾(jia)式超聲波(bō)流量計及(jí)對應的标(biao)準管段進(jìn)行檢定,标(biao)定一定流(liú)量範圍内(nèi)各流量點(dian)的k值并确(que)定對應🏃🏻‍♂️的(de)不确定度(dù),同📞時對标(biao)準管段的(de)幾何尺寸(cun)進行檢定(ding)。進行現場(chang)核查,以JJF1033--2008<計(ji)量标🏃🏻準考(kao)核規範》規(gui)定的傳遞(dì)比較法作(zuò)爲判定核(he)查結果☂️滿(man)意與否🔞的(de)依據。
1.檢定(dìng)要求
(1)标準(zhǔn)管段的幾(ji)何尺寸的(de)檢定
　　在标(biāo)準管段入(ru)口、出口和(hé)中間3個截(jié)面進行内(nei)徑測量,任(ren)何一内❓徑(jing)與内徑平(ping)均值之差(chà)應小于内(nei)徑平均值(zhi)的±0.4%，當🌈所有(yǒu)被測内徑(jìng)和内徑平(ping)均值之差(chà)均符🔞合_上(shàng)述要求時(shí),則認爲🏃滿(mǎn)足要求。
(2)k值(zhi)确定和補(bu)償系數的(de)檢定
　　當标(biao)準管段和(hé)測量介質(zhì)确定後,每(měi)個流量點(diǎn)下檢定時(shí),式(4)中的✏️L、d、θt1、t2即(jí)可視爲常(chang)數,根據要(yào)測量流量(liàng)點g,的大小(xiao),計算出k值(zhí)并設入與(yǔ)外夾式超(chāo)聲波流量(liang)計配套的(de)流量積算(suàn)🔆儀。
　　設定後(hou)的超聲波(bo)流量計應(yīng)成套在水(shui)流量标準(zhǔn)裝置上進(jìn)行💋标定。按(an)以下公式(shi)計算出補(bu)償系數K.,取(qǔ)各👣點平👣均(jun1)值輸入與(yǔ)外🔴夾式超(chāo)聲波流量(liang)計配套的(de)流量積算(suàn)🌍儀:
 
式中:qo-水(shuǐ)流量标準(zhun)裝置給出(chu)的實際流(liu)量。
　　根據相(xiàng)應的檢定(dìng)規程對相(xiàng)應的流量(liàng)點進行檢(jian)定,并給📞出(chu)相🍉應的精(jīng)度。這裏僅(jin)對每個流(liú)量點的重(zhòng)複性檢定(dìng)給出特殊(shū)規定。每個(ge)流量點應(yīng)做不少于(yu)6組試驗,每(měi)組檢定🧑🏽‍🤝‍🧑🏻次(cì)數不少于(yú)6次。每組試(shì)驗前均應(yīng)按要求将(jiāng)外夾式超(chao)聲波流量(liang)計☂️重新安(ān)裝。試驗結(jié)束後按式(shi)(6)計算重複(fu)性E,:.
 
　　式中:m一(yi)測量組數(shu);n一每組包(bao)含的測量(liàng)次數;K*ij一第(dì)j組中第k次(ci)測量結果(guǒ);`K*j一第j組測(ce)量結果的(de)平均值。
計(jì)算結果應(yīng)小于精度(dù)的1/2。
2.電磁流(liu)量計現場(chǎng)核查
　　根據(jù)檢測結果(guǒ)設定對應(ying)的參數,利(lì)用現場标(biao)準管段對(dui)現場㊙️電磁(cí)流量計進(jin)行核查試(shi)驗。試驗時(shi)應至少在(zai)使用的流(liu)📞量範圍内(nèi)♍取3個流量(liàng)點，每--個流(liu)量點的試(shì)驗結果按(àn)式(7)進行比(bi)對。
 
　　式中:q1一(yī)電磁流量(liang)計示值;q一(yī)外夾式超(chao)聲波流量(liang)計示值;U一(yi)外夾🐅式超(chāo)聲波流量(liang)計測量不(bu)确定度;U1一(yi)電磁流量(liang)計标稱測(ce)量不确定(ding)度。
　　試驗結(jie)果如滿足(zu)式(7)的要求(qiú),即認爲結(jie)果滿意,電(diàn)磁流量🔆計(jì)可繼🆚續使(shi)用。電磁流(liu)量計可在(zài)此保證條(tiáo)件下使用(yòng)4年,到期後(hòu)應和标準(zhun)管段一并(bìng)送檢。
四、結(jié)束語
　　利用(yòng)外夾式超(chao)聲波流量(liàng)計對電磁(ci)流量計進(jìn)行在👨‍❤️‍👨線核(hé)查來驗證(zhèng)在線電磁(cí)流量計的(de)工作狀況(kuang),一-定程度(dù)🤟上可以延(yán)長電磁流(liu)量計的檢(jian)定周期,在(zai)有限💃試驗(yan)次數上證(zheng)明是可行(hang)的,但該方(fang)法也存在(zài)一定的局(ju)限性,如外(wài)夾式超聲(sheng)波流量計(jì)發生換能(néng)器損🌂壞，将(jiang)會影響多(duō)個标準管(guan)段的使用(yong)風險,需要(yào)進一步研(yan)究。

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