摘要:流量(liàng)儀表在有些使(shǐ)用場所不能離(lí)線校準定期🐉檢(jian)定🆚,如大🈲型輸水(shuǐ)管不允許停役(yi),爲探知現場使(shǐ)用條件下流量(liàng)測量系統☎️的精(jīng)度,必須在現場(chǎng)實施在線校準(zhǔn)、比對🏃🏻或驗證等(děng)三個🙇‍♀️不同層次(ci)的運作。簡要回(hui)顧了當前實行(hang)👉的這些在線校(xiào)準和在線比對(duì),着重闡述了電(diàn)磁流量計和超(chao)聲流量計所采(cǎi)用的評估驗證(zheng)流量儀表運行(hang)狀況的方法。
0引(yǐn)言
　　電磁流量計(ji) 和 超聲流量計(ji) 的流量量值通(tong)常在制造廠流(liú)量實驗室的流(liu)量标準裝置上(shang)實流校準,傳遞(di)量值。然而在現(xian)場流動和使用(yong)條件偏離校準(zhǔn)時的參比工作(zuo)條件下,爲探知(zhī)⚽現場條☔件也就(jiù)是對測量系統(tong)(包括流量儀表(biao)、前後連接管、介(jie)質流動狀☂️态等(děng))的測量準确率(lü),或者貿易👣交接(jie)計量要🚶‍♀️求短間(jiān)隔周期檢定,以(yǐ)及不容許停役(yì)管線離線校準(zhun)的場所,需要在(zai)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻線校準。
　　流量儀(yí)表的在線校準(zhǔn)是在現場測量(liang)條件下将流經(jīng)待校準儀表的(de)流體臨時接入(ru)固定式(或移動(dong)式)流量标準✉️裝(zhuāng)置🌈或标準計🐕量(liàng)器具進行比較(jiào)。除在線校準最(zuì)🌍高層次外,還有(yǒu)在線比對和在(zai)線驗證兩個層(ceng)次。
　　流量儀表在(zài)線比對的工作(zuò)方法和“校準”相(xiang)似,隻是💚在某些(xie)方面達不到“校(xiào)準”規定,要求相(xiàng)對低些,如隻與(yu)精🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度等級相🤞近(jin)的參比測量計(ji)相比。流量儀表(biao)在線驗證是采(cǎi)用👨‍❤️‍👨間接檢📱查(驗(yàn))的💰方法,評估或(huo)驗證儀表的流(liú)量測量值等性(xìng)能仍保持或超(chao)過原校準性能(néng)的範圍,爲是否(fǒu)仍可繼♈續使用(yong)或需進一步檢(jiǎn)查提供依據。
1在(zai)線校準和在線(xian)比對
　　流量儀表(biao)的在線标準,其(qi)校準條件(即流(liú)體物性、操作條(tiao)件、安裝和環境(jing)條件)通常是在(zài)與現場實際使(shi)用條📧件充分一(yi)緻的情況下進(jìn)行的。常用方法(fa)如圖1所示。

1.1流量标準裝置(zhi)法
　　本方法首先(xian)在能源工業探(tàn)索實踐,當前已(yǐ)在原油和天燃(ran)氣的貿易交接(jiē)計量中普遍應(yīng)用,例如原油♈交(jiao)接計量基本上(shàng)實👉現在現場用(yong)基地式或移動(dong)式标準體積管(guan)校準;天然氣交(jiāo)接計量采🔅用臨(lín)界流文🈲丘裏噴(pen)嘴(音速噴嘴)在(zài)線校準,實例請(qǐng)參閱文獻[1]。
　　流量(liàng)儀表在線比對(duì)所采用的方法(fǎ),大體上和流量(liang)标準🔴裝置法😍在(zai)線校準相似,有(yǒu)容器衡器比對(dui)法、參比流量計(ji)比對法和外夾(jiá)裝換能器超聲(shēng)流量計比對法(fǎ)等,文獻[1]也有扼(e)要說明。
1.2示蹤法(fǎ)
　　示蹤法在線校(xiao)準流量儀表技(jì)術在國際上已(yǐ)相當成🍓熟🌈,早在(zài)上世紀70年代就(jiù)頒發了國際标(biāo)準ISO2975—(1～7)《封閉管道中(zhōng)水流量測量———示(shì)蹤法》和ISO4053—(1、4)《封閉管(guǎn)道中氣體流量(liang)測量———示蹤法》,其(qí)工作原理有兩(liǎng)類:一是恒速注(zhu)入法(也稱稀釋(shì)❗法);二是瞬時注(zhù)入示蹤劑的傳(chuán)✊輸時間法🌈。傳輸(shu)時間示蹤法也(yě)可使用在明渠(qu)流、非滿管流或(huò)疑有沉澱物滿(man)管流的流量校(xiào)準。傳輸法測量(liàng)滿管流液體,在(zai)良好條件下有(yǒu)望得到0.5%的測量(liang)精度,測量氣🍉體(ti)爲0.7%。
1.3速度面積法(fǎ)
　　也是在線校準(zhǔn)的經典方法,亦(yi)有國際标準可(kě)咨遵🛀循,有ISO3354《封閉(bi)管🌏道中清潔水(shuǐ)流量測量———在滿(mǎn)道中和規則流(liu)動條件下采用(yong)流速計的速度(dù)面積法》和ISO3966《封閉(bi)管道中😄流體流(liu)量測量———采用皮(pí)托靜壓☎️管的速(su)度-面🥵積法》。
上世(shi)紀60年代日本就(jiù)曾在水電站現(xian)場用流速儀13個(gè)測量點,校準DN1000大(dà)管徑電磁流量(liang)計。日本當時還(hái)沒有具備符合(he)要求的大型水(shui)🆚流量标準裝置(zhì)。
　　泵站曾按ISO标準(zhun)規定位置布置(zhì)26台流速計,測量(liang)大型水泵3.5m×1.5m矩形(xing)出水流道平均(jun1)流速,以校準用(yong)差壓法測💛量泵(bèng)進水道差壓的(de)流出系數,測量(liang)流速在1.2～1.3m/s之間。期(qī)間還用食鹽濃(nóng)度法校準流速(su)計面積🌐法,在實(shí)驗過程中再用(yòng)食鹽濃度法複(fú)核流👨‍❤️‍👨速計面積(jī)💛法的數據[3]。量值(zhi)傳遞流程如圖(tú)2所示。

2在線驗證(zhèng)
　　當在線校準和(hé)比對兩種方法(fǎ)都不能實施時(shí),隻能退‼️而👈采用(yong)在線驗證,其方(fang)法大體上有:物(wu)料平衡法、熱量(liàng)平衡法、設備能(néng)力估算法和其(qí)他參量評估法(fǎ)🌈等。
2.1物料平衡法(fa)
　　利用測量系統(tǒng)中流入系統各(gè)流量計所測流(liu)量值的⭐總和與(yu)流出系統各流(liu)量計測量值的(de)總和相等,或其(qí)差值在合理範(fan)圍内。例如應用(yong)于工程交工驗(yàn)收時驗證相關(guan)🤩流量計測量結(jié)果,水廠出水總(zong)管流量和各輸(shū)送分管總☔和之(zhi)間的❌驗證。
2.2熱量(liàng)平衡法
　　将與被(bei)測流量相關聯(lian)的數據代入熱(rè)量平衡方程👨‍❤️‍👨式(shì)⭐,計算出流量理(lǐ)論值,以驗證流(liu)量測量值。例如(rú)鍋爐除氧器蒸(zheng)汽消耗量以進(jìn)水流量和水升(sheng)高溫度🔞,以熱量(liàng)⚽平衡計算驗之(zhī)[6]。
2.3設備能力估算(suàn)法
　　根據相關設(she)備能力估算流(liu)量的一種方法(fǎ)。例如供水企業(yè)測量輸水泵揚(yang)程,按泵的揚程(cheng)-流量(h-q)特征估算(suan)輸水量🏒。
2.4其他參(can)量評估法
　　檢驗(yan)流量計流量信(xin)号以外其他流(liú)量測量要素的(de)參💚量,是否仍保(bao)持在原校準流(liú)量時的允許範(fàn)圍内,評估驗證(zheng)🙇‍♀️所測流量👅的正(zheng)确率。如下文兩(liang)節所述檢驗電(dian)磁流量計的磁(ci)場👅強度和測量(liàng)超聲流量計的(de)聲速。
3電磁流量(liàng)計在線驗證
　　電(diàn)磁流量計是根(gen)據法拉第電磁(ci)感應定律測量(liàng)導電🌍流體🔴流⛹🏻‍♀️量(liang)的儀表,感應電(dian)動勢E即流量信(xin)号正比于磁感(gan)應強度B和被測(cè)平均流速V,
即E=KBDV(1)
式(shi)中:K爲系數;D爲測(ce)量管内徑,均爲(wèi)常值。
　　若能證明(ming)測量要素B仍保(bao)持在原校準流(liu)量時的允差範(fan)圍内✍️,且🏒證明沒(méi)有影響流量信(xin)号的其他不利(lì)因素(如信号回(hui)🙇‍♀️路絕緣電阻下(xia)降),就可确認所(suo)測流量值仍保(bǎo)持原有性能的(de)值。爲證明B維持(chi)原值,應檢驗勵(li)磁線圈電阻/絕(jue)緣以及勵磁電(diàn)流,評估B;檢查電(dian)極信号電路絕(jué)緣良好,證㊙️明流(liu)量信号🌈沒有被(bei)分流🤞;測量電極(ji)接液電阻,評估(gu)電極表面狀況(kuàng)是否📱妨礙📞正常(cháng)測量㊙️;檢查測量(liàng)各部件絕緣電(diàn)阻以判斷零部(bù)🌍件⛹🏻‍♀️劣化程度;再(zai)以模拟信号器(qi)及其他通用儀(yi)器檢查轉換器(qì)完好性。這些🛀檢(jiǎn)查項目如表1所(suǒ)示,文獻[7]有詳細(xi)的論述。

4超聲流(liú)量計的在線驗(yàn)證
　　超聲流量計(jì)是利用向流動(dong)的流體發射超(chāo)聲波,傳播時承(chéng)載上流體流速(sù)的信息,予以接(jiē)收并檢測流體(tǐ)流速的儀表。應(ying)用于石油和天(tian)然氣業儲運交(jiāo)接的超聲流量(liàng)計是以超聲波(bō)在流體内順逆(ni)兩個方向傳播(bo),利用傳播速度(du)差與流體流速(su)之🍓間的關系,求(qiu)取流體流🏃‍♂️量。如(rú)何在線判定運(yun)行中超聲流量(liang)計的測量正确(que)率💰,在天然氣應(ying)用💔中人們利用(yong)實測聲速這一(yī)參💰量與從測量(liàng)氣🧡體或成分✊計(ji)算所得聲速(即(jí)從超聲流量計(jì)外獲得的參比(bi)量)進行🐆比較,驗(yan)證超聲流量計(jì);在海上FPSO(floatingproductionstorageandoffloading)平台上(shàng)利用兩台串接(jie)超聲流量計,分(fen)析所測流量和(he)聲速的統計數(shu)據㊙️,判析儀表的(de)運行狀況。
4.1計算(suàn)聲速和實測聲(sheng)速比較、驗證[8]
　　自(zi)1998年美國燃氣協(xie)會提出AGA第9号報(bào)告《多聲道超聲(sheng)流量計測量燃(rán)🏒氣》以來,多聲道(dao)超聲流量計應(ying)用于天然氣交(jiāo)接計量日益增(zēng)加。交接計量要(yào)求經常檢查🏃🏻測(ce)量正😍确率。
　　Daniel多聲(shēng)道超聲流量計(ji)的用戶超聲接(jie)口CUI(customerultrasonicinterface)軟件對儀表(biǎo)作内部診斷,保(bao)證運行良好。然(ran)而這些檢查診(zhěn)斷還沒有與外(wai)界任何一個參(can)比量比較;還不(bú)能判斷是否測(ce)量準确,還♌需要(yào)一個外界參比(bǐ)量。超聲在流體(ti)中傳播時間是(shi)儀表求取流速(sù)㊙️的原始測量,傳(chuan)播時間和儀表(biao)輸出以及所測(cè)聲速也不準确(que),因此周期性地(di)用外界🌐獨立的(de)參比聲速與超(chao)聲流量聲速比(bi)較,以檢驗超聲(sheng)流量計性☁️能。
　　這(zhe)一參比聲速是(shì)以氣相色譜儀(yi)所測天然氣成(cheng)分和🔞實時壓力(li)/溫度按AGA第10号報(bào)告《天然氣和其(qi)他相關🌈氣相🚩烴(tīng)的聲速》經流量(liàng)計算機計算獲(huo)得,與超聲測量(liang)計所測聲速連(lián)續地比較。
　　圖3所(suǒ)示是由流量計(ji)算機分别計算(suàn)每隔10min實測聲速(su)和計算👨‍❤️‍👨聲速平(ping)均值的記錄例(li)。若兩者偏差超(chāo)過設♈定值🈲将發(fa)出信号,以🤞引起(qǐ)注視。

4.2分析統計(jì)數據
　　巴西IPT技術(shù)研究所發表文(wen)章,報道分析串(chuàn)接在FPSO平台上兩(liǎng)台⚽相同型号DN600五(wu)聲道超聲流量(liang)計發送石油的(de)流量和聲速統(tǒng)計數據,以驗證(zheng)交接計量的運(yun)行狀況[9]。
　　兩台儀(yí)表中一台日常(cháng)貿易交接計量(liang)儀表由另一台(tái)參比🔴表(mastermeter)核查和(hé)校驗。圖4所示是(shi)貿易計量儀表(biao)流✌️量在4000～5500m3/h時的🐅校(xiào)驗記錄,變化在(zai)原校準儀表系(xi)數的±0.180%範圍内,最(zuì)大變化爲0.090%,标準(zhǔn)偏差爲💚0.045%。

用兩(liang)台相同型号超(chāo)聲流量計核查(cha)校驗,結果顯示(shi)儀💚表系數♉在㊙️1.000附(fù)近變化很小,可(kě)解釋爲兩種可(kě)能性:
①計量儀表(biǎo)和參比表兩者(zhe)均沒有漂移,這(zhè)是大多數的可(kě)能事件💋;
②計量儀(yi)表和參比表以(yǐ)相同方式和相(xiàng)同方向漂移,這(zhe)在測量系統短(duǎn)時工作儀表系(xì)數變化0.090%的條件(jiàn)下,是小概率事(shi)件,或視爲不可(ke)能事件。
　　再從計(jì)量儀表與參比(bi)表五個聲道的(de)各聲道間,求取(qu)聲🔞速比值考察(chá)儀表的穩定性(xìng),表2摘錄流量在(zài)5500m3/h時的聲🔞速比,五(wu)個聲道兩儀🔞表(biao)聲速比變化最(zui)大爲0.006%。
　　從上述統(tong)計數據分析說(shuo)明,在2025年12月13日到(dao)2025年12月13日期間♉兩(liǎng)台儀表🎯運行是(shì)十分穩定的,重(zhong)複性和再現性(xing)也沒有明✉️顯變(bian)化。

4.3國家檢定規(guī)程中的規定
　　我(wǒ)國正在制訂《超(chao)聲流量計檢定(ding)規程》的“附錄D超(chāo)聲流📐量計的使(shǐ)用中檢測”也規(gui)定用聲速複核(hé)和驗證在線使(shi)用中的儀表,規(guī)定每次實驗流(liu)量點每條聲道(dao)的計算值與前(qian)一次計算一緻(zhì),偏差不得大于(yu)3%。
5結束語
　　流量儀(yí)表可以行之有(yǒu)效地實行在線(xian)校準比對,電磁(cí)流量計和超聲(sheng)流量計的實踐(jian)說明,流量儀表(biao)還可以通過👌檢(jian)查流量信号以(yi)外的相關參量(liang),評估或驗證在(zai)❄️檢定周期間的(de)💔運行狀況,或據(jù)此延長儀表的(de)檢定周期。國外(wài)已有若幹企業(ye)專業爲客戶在(zai)線✉️校準或驗證(zheng)流量儀表;國内(nei)也有若幹單位(wei)正在開展這類(lèi)業務,我們相信(xìn)此業務👅今後将(jiang)會得到更好🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的(de)發展。

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