電(dian)磁流量計(ji) 以其安裝(zhuang)方便、正确(que)率高等優(you)點在自來(lai)水、熱水熱(re)能貿易結(jie)算中被廣(guang)泛應用,并(bing)被要求進(jin)行定期的(de)✊計量🌈檢定(ding)。在我國,0.5級(ji)以下電磁(ci)流量計的(de)檢定周期(qi)爲兩年。事(shi)實上,許多(duo) 大口徑電(dian)磁流量計(ji) (一般爲DN400mm以(yi)上)由于拆(chai)裝、運輸和(he)生産等問(wen)題,無法實(shi)現定🈲期離(li)線檢定,造(zao)成計量失(shi)控,引發諸(zhu)多貿易糾(jiu)紛。因此，需(xu)要建立-套(tao)能夠對電(dian)磁流量計(ji)進行在線(xian)🤩檢定或校(xiao)準的方法(fa)，在保證有(you)效溯源性(xing)的前提下(xia),實現對電(dian)磁流量計(ji)的量值溯(su)❄️源，從而實(shi)現對現場(chang)電磁流量(liang)計的在線(xian)計量🚶檢定(ding)。或最低🐇限(xian)度提供一(yi)種手段，能(neng)夠對在線(xian)電磁流量(liang)計進行期(qi)間核查,在(zai)一定不确(que)定度範圍(wei)内對🈲在線(xian)電磁流量(liang)計的計量(liang)😍特性進行(hang)确認，達到(dao)🌐延長電磁(ci)流量計離(li)線檢定周(zhou)期的目的(de)。
一、研究背(bei)景
　　根據上(shang)述存在的(de)問題，有關(guan)專家也提(ti)出過多種(zhong)在💔線檢🏃🏻‍♂️定(ding)💞或校準方(fang)案,歸納起(qi)來,其主流(liu)方案主要(yao)有兩種:一(yi)種是勵磁(ci)線圈檢查(cha)法,即在傳(chuan)感器安裝(zhuang)勵磁線圈(quan)🌈的腔體内(nei)置一标準(zhun)線圈,标準(zhun)線圈的銅(tong)電阻與勵(li)磁線圈的(de) 銅電阻 相(xiang)近,通過外(wai)圍電路控(kong)制實現标(biao)準線圈和(he)勵磁線圈(quan)産生的信(xin)号進行比(bi)較,以檢查(cha)勵磁線圈(quan)當前産🚶‍♀️生(sheng)的信号與(yu)原來産生(sheng)信号的一(yi)緻性,從而(er)确定電磁(ci)流量✌️計的(de)計量特性(xing)🌈是否發生(sheng)變化,這種(zhong)方法又稱(cheng)爲電磁流(liu)量計的“幹(gan)标”方法;另(ling)一種方法(fa)是非接觸(chu)測量法,即(ji)利用外夾(jia)式㊙️超聲波(bo)流量計夾(jia)持在被⛷️測(ce)流量計管(guan)道上，通過(guo)比對兩台(tai)流量計的(de)流♋量來确(que)定被檢流(liu)量計的計(ji)量特性。
　　應(ying)該說上述(shu)兩種方法(fa)理論上都(dou)有其合理(li)性,但存在(zai)方法設計(ji).上的缺陷(xian)，無法保證(zheng)量值溯源(yuan)性和可靠(kao)性,因此,無(wu)法得到🈲法(fa)律層面上(shang)的認可。首(shou)先,第一✍️種(zhong)方法，由于(yu)标準線圈(quan)是直接設(she)計到流量(liang)計表體中(zhong)的，我們無(wu)法對其電(dian)阻等指标(biao)的性能進(jin)行定期的(de)量值溯源(yuan)，無法判斷(duan)一段時間(jian)後标準線(xian)圈的計🈲量(liang)性能是否(fou)發生變化(hua),所以,用😄其(qi)作爲計量(liang)傳遞的🔴标(biao)準顯然有(you)缺陷。
第二(er)種方法,時(shi)差法 外夾(jia)式超聲波(bo)流量計 的(de)優點在于(yu)可以定期(qi)對 超聲波(bo)流量計 進(jin)行檢定。超(chao)聲波流量(liang)計測量流(liu)量的原理(li)是根據速(su)度❓面積法(fa)求得流量(liang)qʋ的，其公示(shi)爲
qʋ=`VA(1)
式中:`V一(yi)管道内流(liu)體截面上(shang)平均流速(su);A一流體流(liu)經管道🤞的(de)截面積。
　　從(cong)式(1)中可以(yi)看到，要得(de)到正确的(de)流量,必須(xu)得到正确(que)🏃🏻‍♂️的⭕管道平(ping)均流速和(he)截面積。其(qi)中，時差法(fa)超聲波🈲流(liu)量計測🎯量(liang)流速可以(yi)得到滿意(yi)的結果但(dan)是,現場管(guan)道由于未(wei)經特别加(jia)💁工很難确(que)定管道的(de)截面積。因(yin)此，無法控(kong)制外夾式(shi)超聲波流(liu)量計現💋場(chang)測量精🏃‍♂️度(du),通常外夾(jia)式超聲波(bo)流量計的(de)測量相對(dui)示值誤差(cha)能達到1%~5%,正(zheng)确率較低(di),已失去對(dui)現場電磁(ci)流量計進(jin)行比對的(de)意義。
二、方(fang)案的提出(chu)和分析
　　比(bi)較上述兩(liang)種方案，從(cong)理論上來(lai)講都是可(ke)行的。但第(di)🆚二👈種📧方法(fa)更容易實(shi)現量值的(de)溯源和檢(jian)定中不确(que)定度分量(liang)的控制。隻(zhi)要在量值(zhi)傳遞過程(cheng)中将流量(liang)測量可能(neng)引入的不(bu)确定度💁分(fen)量控制在(zai)可允許的(de)範圍内,就(jiu)可以實現(xian)對現場電(dian)磁流量計(ji)正确的🔞流(liu)量賦值。
1.外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)工作原理(li)和測量不(bu)确定度分(fen)量分析
　　時(shi)差法超聲(sheng)波流量計(ji)是以超聲(sheng)波在流體(ti)内順逆兩(liang)個傳播方(fang)向,利用傳(chuan)播時間差(cha)與流體流(liu)速之間的(de)關系求得(de)流體流量(liang)的,工作原(yuan)理如圖1所(suo)示。
 
　　根據聲(sheng)波在順逆(ni)兩個方向(xiang)傳播的時(shi)間差可得(de)到該傳播(bo)🈲方向.上的(de)流體線平(ping)均流速(V):
 
　　式(shi)中::C一聲速(su);L一聲波傳(chuan)播距離;0一(yi)聲道夾角(jiao);t1、t2--聲波順🔞逆(ni)向傳播時(shi)間。
根據比(bi)爾蓋兒法(fa)計算出面(mian)流速V:
 
　　式中(zhong):K--補償系數(shu)(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷諾數(shu)),在--定雷諾(nuo)數範圍内(nei)可視爲常(chang)⭐數,在使用(yong)中可以通(tong)過水流量(liang)标準裝置(zhi)标定給出(chu)。
　　根據_上述(shu)公式,可得(de)流量計算(suan)公式爲
 
式(shi)中:d-管道直(zhi)徑。
　　從式(4)中(zhong)可以看到(dao),h以和超聲(sheng)波流量計(ji)所使用的(de)時基精度(du)相關♉,作爲(wei)用于量值(zhi)傳遞的标(biao)準表,流量(liang)計可選取(qu)較🚶高精度(du)等級的時(shi)基，因此,t1、t2測(ce)量引入的(de)不❤️确定度(du)可以忽略(lue)不計。如果(guo)采取相應(ying)的措施保(bao)證d和L的測(ce)量不确定(ding)度足夠小(xiao)，直至可以(yi)忽略不計(ji),則流量測(ce)量的不确(que)定度僅和(he)K的标定精(jing)度相關。
2.外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)特征尺寸(cun)的确定
　　爲(wei)保證d和L的(de)測量精度(du)足夠高，應(ying)在被檢電(dian)磁流量🚶計(ji)的管路上(shang)預裝标準(zhun)管段以安(an)裝外夾式(shi)超聲波流(liu)量計。由于(yu)标準管段(duan)是🌈一個經(jing)過加工的(de)直管段,因(yin)此,不💋會增(zeng)加❄️太大的(de)成本。
　　标準(zhun)管段内徑(jing)的加工可(ke)參照GB/T2624--2006《用安(an)裝在圓形(xing)截面管道(dao)中的差壓(ya)裝置測量(liang)滿管流體(ti)流量》中對(dui)節流件上(shang)遊2D範圍内(nei)管道内徑(jing)的加工要(yao)求。加工後(hou)的标準管(guan)段應分别(bie)在至少3個(ge)截面的4個(ge)不同方向(xiang)進行d值測(ce)量,加工偏(pian)差應小于(yu)标準規定(ding)。
　　聲波傳播(bo)距離L的确(que)定主要是(shi)避免每次(ci)測量管道(dao)圓度不🏃🏻夠(gou)、外壁腐蝕(shi)以及換能(neng)器和管道(dao)間裝夾間(jian)隙不同,對(dui)傳播距離(li)L的影響。可(ke)在标準管(guan)段外壁加(jia)👣工固定🍉的(de)安裝位置(zhi)并設加裝(zhuang)螺孔,在加(jia)裝換能器(qi)💋時用扭力(li)扳手緊固(gu)🔱,确保每次(ci)裝夾間隙(xi)的一緻性(xing)。
　　在标準管(guan)段和外夾(jia)式超聲波(bo)流量計-起(qi)在水流量(liang)标準裝🌂置(zhi).上檢定後(hou),将标準管(guan)段預裝在(zai)現場管道(dao),并在換能(neng)器安裝位(wei)置加裝防(fang)護罩。由于(yu)标準管段(duan)結構、加工(gong)要求和使(shi)用🥰環境與(yu)文丘裏管(guan)有極度的(de)🌈相似性,因(yin)此,其使用(yong)周期可以(yi)采用和文(wen)☂️丘裏管相(xiang)等的檢定(ding)周期,即檢(jian)定周期爲(wei)4年。每年利(li)用标準管(guan)段和外夾(jia)式❄️超，聲流(liu)量計對在(zai)線電磁流(liu)量計進行(hang)核查，如核(he)查結果滿(man)意則🐇順延(yan)電磁流量(liang)計的檢定(ding)周😘期，否則(ze)電磁流量(liang)🤟計和标準(zhun)管段均應(ying)離線檢定(ding)📧。每--個外夾(jia)‼️式超聲波(bo)流量計可(ke)以和任意(yi)管徑🌈的标(biao)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼準直管段(duan)配合并擁(yong)有該套配(pei)置的k值及(ji)相應的精(jing)度,通過定(ding)期的期間(jian)核查達到(dao)延長電磁(ci)流量計檢(jian)定周✨期的(de)目的。
三、标(biao)準管段和(he)外夾式超(chao)聲波流量(liang)計的管理(li)策略
　　需要(yao)對外夾式(shi)超聲波流(liu)量計及對(dui)應的标準(zhun)管段♋進行(hang)檢定,标❄️定(ding)一定流量(liang)範圍内各(ge)流量點的(de)k值并确定(ding)對應的不(bu)确定度,同(tong)時對标準(zhun)管段的幾(ji)何尺寸進(jin)行🔞檢定。進(jin)行現場核(he)查,以JJF1033--2008<計量(liang)标準考核(he)規範》規定(ding)的傳遞比(bi)較法作爲(wei)判定核查(cha)結果滿意(yi)與否的依(yi)據。
1.檢定要(yao)求
(1)标準管(guan)段的幾何(he)尺寸的檢(jian)定
　　在标準(zhun)管段入口(kou)、出口和中(zhong)間3個截面(mian)進行内徑(jing)測♋量,任♊何(he)一内♊徑與(yu)内徑平均(jun)值之差應(ying)小于内徑(jing)平均值的(de)±0.4%，當所有被(bei)測内徑和(he)内徑平均(jun)值之差均(jun)符合_上述(shu)要求時,則(ze)認爲滿足(zu)要🛀求。
(2)k值确(que)定和補償(chang)系數的檢(jian)定
　　當标準(zhun)管段和測(ce)量介質确(que)定後,每個(ge)流量點下(xia)檢定時,式(shi)(4)中的🏒L、d、θt1、t2即可(ke)視爲常數(shu),根據要測(ce)量流量點(dian)g,的👌大小,計(ji)算出k值并(bing)設🌈入與外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)配套的流(liu)量積算🔴儀(yi)。
　　設定後的(de)超聲波流(liu)量計應成(cheng)套在水流(liu)量标準裝(zhuang)✊置上進行(hang)✔️标定。按以(yi)下公式計(ji)算出補償(chang)系數K.,取各(ge)點平🔞均值(zhi)輸入與外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)配套的流(liu)量積算儀(yi):
 
式中:qo-水流(liu)量标準裝(zhuang)置給出的(de)實際流量(liang)。
　　根據相應(ying)的檢定規(gui)程對相應(ying)的流量點(dian)進行檢定(ding),并給出相(xiang)應的精度(du)。這裏僅對(dui)每個流量(liang)點的重複(fu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻性檢定給(gei)☀️出特殊規(gui)定。每個流(liu)量點應做(zuo)不少于6組(zu)❄️試驗,每組(zu)檢定次數(shu)不少于6次(ci)🆚。每組試驗(yan)前均應按(an)要求将外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)重新安裝(zhuang)。試驗結束(shu)後按式(6)計(ji)算👄重複性(xing)E,:.
 
　　式中:m一測(ce)量組數;n一(yi)每組包含(han)的測量次(ci)數;K*ij一第j組(zu)中第k次測(ce)量結果;`K*j一(yi)第j組測量(liang)結果的平(ping)均值。
計算(suan)結果應小(xiao)于精度的(de)1/2。
2.電磁流量(liang)計現場核(he)查
　　根據檢(jian)測結果設(she)定對應的(de)參數,利用(yong)現場标準(zhun)管段對現(xian)🌍場電磁流(liu)量計進行(hang)核查試驗(yan)。試驗時應(ying)至少在使(shi)用的流🛀🏻量(liang)範圍内取(qu)3個流量點(dian)，每--個流量(liang)點的試驗(yan)結果按式(shi)(7)進行比對(dui)。
 
　　式中:q1一電(dian)磁流量計(ji)示值;q一外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)示值👌;U一外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)測量不确(que)定度;U1一電(dian)🏃‍♀️磁流❗量計(ji)🈲标稱測量(liang)不确定度(du)。
　　試驗結果(guo)如滿足式(shi)(7)的要求,即(ji)認爲結果(guo)滿意,電磁(ci)流量計可(ke)繼續使用(yong)。電磁流量(liang)計可在此(ci)保證條件(jian)下使用4年(nian),到期🙇‍♀️後應(ying)🛀🏻和标準管(guan)段一并送(song)檢。
四、結束(shu)語
　　利用外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)對電磁流(liu)量計進行(hang)在線核查(cha)來🌈驗證在(zai)線電磁流(liu)量計的工(gong)作狀況,一(yi)-定程度上(shang)可以延👣長(zhang)電🐇磁流量(liang)計的檢定(ding)周期,在有(you)限😍試驗次(ci)數上證明(ming)是可行的(de),但該方法(fa)也存在一(yi)定的局限(xian)性,如外夾(jia)式❗超聲波(bo)流量計發(fa)生換能器(qi)損壞，将會(hui)影響多個(ge)标準管段(duan)的使用風(feng)險,需要進(jin)一步研究(jiu)。

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