摘 要:爲更好(hao)地将電磁流(liú)量計在線檢(jian)定方法運用(yong)于實際現✍️場(chang)操作之中，根(gen)據《計量法》和(he)《 管道式電磁(cí)流量計 在線(xiàn)校準要求》(以(yǐ)下簡稱《要求(qiú)》)，對不同工況(kuang)下的十♌幾台(tai)大口徑✂️電磁(cí)流量計進行(hang)現場檢測和(he)校驗，所得數(shu)據與出廠标(biāo)定的原🔴始數(shù)據能夠很好(hǎo)地吻合。在對(dui)在線檢測🌈過(guò)程中相關細(xi)節進行💰總結(jie)後，證實了電(diàn)磁流量計的(de)在線檢定是(shi)切實可行和(he)有效的，能夠(gou)廣泛地運用(yòng)于大口🐇徑流(liú)量計的現場(chǎng)檢定。
0 引言
　　流(liu)量是給排水(shui)和水處理等(deng)相關行業常(cháng)用的過程控(kòng)制和計量的(de)重要參數和(he)生産指标，它(tā)直接關系☂️到(dao)水處理的進(jìn)🌐程與質量。電(dian)磁流量計 由(yóu)于其結構簡(jiǎn)單，傳感器内(nei)沒有可動部(bù)件，沒有節流(liu)裝置，不存在(zài)機械轉動和(he)磨損，不會産(chǎn)生壓力損☔失(shī)，并因其精度(dù)㊙️高、線性好、運(yun)行穩定等優(yōu)點，在給排水(shuǐ)、污水處理、引(yǐn)水工程等項(xiàng)目中得到廣(guǎng)泛的應用，用(yong)以進行内部(bu)計量、過程控(kòng)制和對外貿(mao)易結算。電💰磁(ci)流量計作爲(wei)一種普遍的(de)計量器具，按(àn)照《計量法》的(de)規定，必須在(zài)🏃‍♂️一定的周期(qi)内對該器具(jù)進行✌️檢定或(huo)校準。同🈲時，使(shi)用方爲保🔅證(zheng)流量計使用(yong)的可靠性，也(ye)對 電磁流量(liàng)計生産廠家(jiā) 提出了這個(gè)要求。
　　然而，應(yīng)用于水務行(háng)業中的電磁(cí)流量計口徑(jing)較大，安裝環(huan)境差💰等因素(sù)導緻流量計(ji)很難甚至不(bú)允許拆卸之(zhī)後送到标定(dìng)裝置中進行(hang)複核。另外，由(you)于此類流量(liang)計的現場工(gong)作條件與實(shí)驗室校驗設(shè)置條件存在(zài)偏異，因此，電(dian)🌍磁流量計，尤(yóu)其是 大口徑(jìng)電磁流量 在(zai)使用一個階(jie)段之後，測量(liàng)也許會存在(zài)一定的不确(que)定🏃‍♀️性偏㊙️差🛀。在(zài)線大口徑流(liu)量計不停水(shui)的校準和檢(jian)定問題亟待(dài)解決。
1 電磁流(liu)量計的在線(xian)檢定方法
　　目(mu)前，普遍應用(yong)的電磁流量(liàng)計在線檢定(dìng)手段主要有(you)标準表法👈和(he)電參數法。電(diàn)參數法是根(gen)據管道式電(diàn)磁流量計的(de)測量原理🤩，對(duì)影響在線工(gōng)作的管道式(shi)電磁✌️流量計(ji)的相關參數(shù)進行檢定( 如(rú)勵磁線圈對(duì)地絕緣電阻(zǔ)、電極對地( 接(jiē)液) 電阻、勵磁(cí)線圈電阻和(hé)流量計電纜(lǎn)線電阻) ，測♍量(liàng)控制相關參(can)數在一定🔴允(yun)許的變化✨範(fan)圍内與出廠(chǎng)檢定的原始(shi)數據✂️進行比(bǐ)較溯源✊，使其(qi)保持在出廠(chǎng)時的标準準(zhǔn)确度以内，以(yi)滿足使用要(yao)求。标準表法(fǎ)是以标準❤️表(biao)爲标準器具(ju)，使流體在相(xiàng)同時間間隔(ge)内，同時連續(xu)通過标準表(biǎo)和被校表，比(bǐ)較兩者的🛀🏻輸(shu)出流量值的(de)偏差，從而确(què)定被校流🔴量(liang)計與标準表(biǎo)所示的流量(liang)值的關系。
　　對(duì)于以上兩種(zhǒng)方法孰優孰(shú)劣，不能斷然(rán)判明，但根據(ju)🥰以上兩種方(fāng)法的在線檢(jian)定過程均能(neng)反映測量性(xing)能。
2 電參數法(fǎ)
　　衆所周知，電(dian)磁流量計是(shì)根據法拉第(di)電磁感應定(dìng)律來測量💰導(dǎo)⭐電液體體積(ji)流量的儀表(biǎo)。法拉第電磁(cí)💋感應公式如(rú)式👣(1) 所示:
E=K×B×V×D　　(1)
式中(zhong): B 爲流量計勵(lì)磁線圈感應(ying)磁場的強度(dù);V爲被測電液(yè)導體的流速(sù);D爲管徑;K爲儀(yi)表系數。宏觀(guān)上把導電液(yè)體看♉成導體(ti)。
　　由式(1) 可知管(guan)徑D與系數K都(dōu)爲固定參數(shu)。在一定流速(sù)下，隻要㊙️保證(zhèng)參數 B 的穩定(ding)，那麽感應電(dian)動 E也随之穩(wěn)定，即在進行(háng)電參數法在(zai)線檢定時，若(ruò)參數B保持在(zài)出廠校準時(shí)的允許範圍(wéi)内時，就可證(zheng)🤟明該流量計(jì)目前所測🔞流(liu)量的精度仍(reng)與出廠時保(bao)持一緻［3］。
　　影響(xiang)電磁感應強(qiang)度 B 的因素，就(jiu)流量計本身(shen)而言，應檢🏃驗(yàn)勵磁線圈電(dian)阻(扣除溫度(dù)變化引起的(de)差值)、勵磁線(xiàn)🐕圈的絕緣以(yi)及❓勵磁電流(liú)的幅值。另外(wai)，我們需✏️檢查(cha)電❌極信号電(diàn)路絕緣性能(neng)是否良🐇好，證(zhèng)明原本🐕微弱(ruò)的流量信号(hao)有沒有額外(wai)大的損失🍉; 測(ce)量電極🏃🏻‍♂️的接(jiē)液電阻，評估(gu)電極表面是(shì)否被過🏃‍♂️度氧(yang)化、腐蝕、結垢(gou)或損傷🍓而影(ying)響正常測量(liàng); 檢查接地電(dian)阻等情況并(bing)排除雜亂信(xin)号的幹擾。同(tong)時，使🌈用精度(du)佳的模拟信(xìn)号器檢測轉(zhuan)換器的工作(zuò)狀況。
2．1 電參數(shù)法的檢定過(guo)程
　　在檢定過(guò)程中，首先，觀(guān)察轉換器内(nei)的各項參數(shù)設置是否有(yǒu)✨被改動過，要(yao)求轉換器的(de)各項參數設(shè)置與電🐆磁流(liu)💃🏻量計出廠🔴銘(ming)牌上的一緻(zhì); 然後觀察兩(liang)根電纜( 勵磁(cí)電纜、信号電(diàn)纜) 是否🈚有損(sǔn)傷，是否保持(chí)原🤩樣。《管道式(shì)電磁流量🈲計(jì)在線校準要(yao)求》指出需保(bǎo)證被測液體(tǐ)電導率符合(he)流速在 0．3 ～10 m/s 的流(liu)動狀态下，被(bèi)測管道中應(yīng)保🌈持🧡滿管，無(wú)氣泡聚集。
在(zai)對該自來水(shuǐ)廠進行檢定(ding)觀察時，全部(bù)的流量計都(dōu)在穩定🌏有序(xù)地運行，無數(shu)據波動等狀(zhuàng)況出現。因此(ci)，可以判㊙️定以(yi)上條件均符(fú)合，并在此基(ji)礎上對流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量(liang)計的一系列(liè)🍓參數作✔️了檢(jiǎn)測。
　　由于在第(di)二次來到自(zì)來水廠時，該(gāi)流量計處于(yú)運行狀态，因(yīn)此，爲不妨礙(ai)水廠的正常(cháng)工作，對每個(ge)數據點🏃隻進(jin)行了兩次數(shu)據測量。
2．1．1 轉換(huan)器的校準
① 瞬(shùn)時流量的示(shì)值誤差及重(zhong)複性檢定
　　先(xian)關閉轉換器(qì)的供電電源(yuán)，并将轉換器(qi)連接傳感器(qì)的電纜拆卸(xie)下來，使用自(zì)主開發的模(mó)拟信号發❤️生(shēng)器✊(精度爲±0．1% ) ，爲(wei)轉換器提供(gòng)模拟信号，代(dai)替實際使用(yong)過程❓中電磁(ci)流量計傳感(gan)器提供的流(liu)量信号。然後(hou)通電預❗熱片(piàn)刻之後，分别(bié)選定高、中、低(di) 3 個流速點，且(qie)采用上行程(cheng)和下行程的(de)方式對每🏃🏻個(gè)點都測試 3 遍(biàn)，對轉換器的(de)示值做出記(jì)錄，并将所記(jì)錄的值按照(zhào)要求所🈲記錄(lù)的🔴公式進行(hang)處理，最💚後根(gen)據計算得到(dao)示值誤差和(he)重複性［2 － 5］。
② 轉換(huan)器零點檢查(chá)與校準
　　将電(dian)磁流量計模(mó)拟信号發生(shēng)器的開關撥(bō)到“0”位置，用🏃🏻‍♂️模(mo)拟信号發生(shēng)器的零位進(jin)行調零，直到(dào)轉換器瞬時(shí)流量顯示🥵爲(wèi)“0．000 m3/ h”。
③ 電磁流量計(jì)零點漂移的(de)檢查
　　斷開轉(zhuǎn)換器與傳感(gan)器之間勵磁(ci)線圈的連接(jiē)電纜( 勵磁線(xiàn)圈連接電纜(lan)編号爲“7、8”電纜(lǎn)線) ，保持信号(hao)線“1、2、3”的聯通⭐，經(jīng)過十幾⛹🏻‍♀️分鍾(zhong)🆚左右的預熱(re)(當然，在這預(yu)熱過程中可(kě)對其他表進(jin)行其他項☂️目(mu)的檢查) ，恢複(fú)轉換器的各(ge)項參數設置(zhì)，每5 min記錄一✏️次(ci)轉換器讀數(shu)情況☀️，持續 3 次(cì)并記錄轉換(huan)器每次的顯(xian)示值⛱️。取絕對(duì)值最大的值(zhi)與電磁流量(liang)計量程相比(bǐ)較，得到零點(dian)漂移值。
④ 轉換(huan)器輸出頻率(lǜ)及輸出電流(liú)校準
　　以電磁(cí)流量計模拟(ni)信号發生器(qì)爲校準信号(hào)源，采集3個流(liú)速測量點的(de)頻率計電流(liú)輸出信号，按(an)照公式計算(suàn)兩者的示值(zhi)誤差。相關公(gong)式請參閱文(wen)獻［1］。
應該注意(yì)的是，轉換器(qì)輸出頻率、電(diàn)流的最大允(yun)許示值誤差(cha)應不超過出(chū)廠準确度的(de)要求。
2．1．2 傳感器(qì)的校準
① 勵磁(cí)線圈電阻的(de)測量
　　以數字(zì)萬用表爲測(ce)量工具，兩個(gè)表筆分别搭(dā)在勵磁線圈(quan)的📐兩個端子(zi)上，測量勵磁(ci)線圈的電阻(zǔ)值，将測量結(jié)果與以往的(de)記錄🥵值進行(hang)比對。
② 勵磁線(xian)圈對地絕緣(yuan)電阻的測量(liang)
　　以 500V兆歐表爲(wei)測量工具，将(jiang)兆歐表的兩(liǎng)端分别夾在(zài)勵磁線♉圈一(yī)端和接地線(xiàn)上，操作兆歐(ou)表待顯示穩(wen)👣定後讀數，要(yao)求絕緣電阻(zǔ)大于100 MΩ。
③ 傳感器(qi)接地電阻的(de)測量
　　用數字(zi)式萬用表測(ce)量信号屏蔽(bi)線和接地線(xian)之間的電阻(zǔ)，要求對地電(diàn)阻小于10Ω。
④ 電極(ji)對地(接液) 電(dian)阻值的測量(liàng)
　　 以指針式萬(wan)用表爲測量(liàng)工具(測量時(shí)會出現短暫(zàn)的充放電現(xian)象) ，讀取指針(zhēn)偏轉最大值(zhi)時的值作爲(wei)記錄值。電極(ji)的接地電阻(zu)值不能有較(jiao)大的偏差率(lǜ)，否則視爲不(bú)可控。
　　應注意(yì)的是，測量應(ying)該以第一次(ci)測量的最大(dà)值爲準🍓，若要(yao)再次♋測量，應(yīng)消除電極上(shàng)可能出現的(de)極化現象，避(bì)免☎️造成對測(cè)量精🌈度的影(ying)響; 同時，要求(qiú)測量偏差率(lü)≤20%［4］。
　　電磁流量計(ji)出廠時以及(jí)經過一年的(de)使用之後，再(zài)次對☂️同一台(tái)電磁流量計(jì)進行在線檢(jiǎn)定，數據記錄(lu)♉及處理結果(guo)如表 1、表❗ 2 所示(shì)。其中，原始在(zai)線檢定數據(jù)的環境溫度(du)爲 29 ℃、相對濕度(du)爲70% RH，最大示值(zhi)誤差爲0．25% ; 運行(háng)一年後檢定(dìng)數據的環境(jìng)溫度爲 30 ℃、相對(dui)濕💛度爲70% RH。經第(di)🌈三方檢測的(de)原始數據如(ru)表3 所示。


　　電磁流(liú)量計電參數(shù)在線檢定法(fa)主要用來對(dui)直接⁉️影響電(diàn)磁流量計測(cè)量準确度的(de)勵磁線圈的(de)相關參數㊙️進(jìn)行測量。
　　通過(guo)兩次數據的(de)對比，可以很(hen)直觀地了解(jie)到這一台👅電(dian)磁流量計的(de)各項電參數(shù)在經過一年(nian)的現場✏️使用(yòng)之後🐆仍然能(néng)夠與原始數(shu)據很好地溯(sù)源。
2． 2 标準表法(fa)的檢定過程(chéng)
　　标準表法是(shi)在管道上再(zài)安裝一個标(biao)準表，同步記(ji)🚩錄兩台流量(liang)計的輸出流(liu)量。在标準表(biǎo)的選擇方面(mian)👉，目前國内外(wài)大部分🏒企業(yè)機構都是選(xuǎn)用便攜式超(chāo)💃聲波流量計(ji)作爲标準🈲表(biǎo)進行在線檢(jiǎn)定。
　　以DN1200mm流量計(jì)爲例，對運用(yong)便攜式超聲(shēng)波流量計進(jin)行現👣場鑒定(dìng)的💘過程做一(yī)簡單的陳述(shù)。
　　該熱力公司(si)于每年 10 月初(chū)開始對供暖(nuǎn)設施進行加(jia)壓✔️試❌運行，檢(jiǎn)查設備是否(fou)正常可靠。目(mu)前，大口徑的(de)流量計在該(gāi)企業的熱力(li)🔴供給線上運(yùn)行，在 2010 年 10 月份(fèn)試運行過程(cheng)中，發現其中(zhōng)一台DN 1 200 mm 的大口(kǒu)徑流量計出(chu)現數據波動(dòng)，提議需對該(gāi)表運💞行的精(jīng)度🥵進行檢測(ce)。使用兩台精(jing)度爲± 0． 5% 、重複性(xìng)爲± 0．15% 的便攜式(shì)超聲波流量(liang)計對該流量(liàng)計進行現場(chǎng)檢查。DN 1 200 mm 的大口(kǒu)徑流量計第(dì)三方檢定數(shu)據如表 4 所示(shi)。由表 4 可以看(kan)出，最大示值(zhi)誤差爲 0． 18% ，最大(dà)重複性爲 0． 06% 。

　　操(cāo)作人員到達(da)現場後，首先(xiān)對電磁流量(liang)計的數據進(jin)行采集記錄(lu)，發現流量計(jì)的顯示數據(jù)确實存在波(bō)動。随後，根據(ju)現場情況及(ji)超聲波流量(liàng)計的安裝🈲要(yao)求，對管道外(wài)壁的污垢進(jìn)行擦除，以保(bao)證 超聲波流(liu)量計 的可靠(kào)應用，并根據(ju)現場工作人(ren)員對管道内(nei)壁的襯裏💋描(miáo)述🏃‍♀️，采🏃‍♂️用“V”形安(ān)裝方法對參(cān)數進行一一(yi)設置［8 － 10］。
　　值得說(shuō)明的是，由于(yú)超聲波流量(liàng)計對使用環(huan)境和安裝的(de)要求🙇‍♀️較高，且(qiě)在較寬的流(liu)速範圍之下(xià)，較難保證🈲超(chāo)聲♈波流量計(ji)在全👄流速範(fan)圍内一直保(bǎo)持一個較高(gāo)的精度。爲此(cǐ)，分别選用高(gao)、低流🏃🏻速的兩(liang)台超聲波流(liú)量計，分别對(duì)管道内流體(tǐ)的高低流速(sù)進行測量，這(zhe)在一定程度(du)上可以實現(xiàn)測量結果的(de)準确㊙️率。
　　經分(fèn)段檢定，超聲(shēng)波流量計數(shù)據記錄如表(biao) 5 所示。對比發(fa)🐇現，超🈚聲⛹🏻‍♀️波流(liú)量計數據顯(xian)示及波動情(qíng)況與電磁流(liu)量計所反映(ying)的情況一緻(zhì)。
　　在線檢定後(hou)，發現流量計(ji)顯示的波動(dòng)幅度越來越(yuè)小。對㊙️此，我們(men)判斷是因爲(wèi)管道在年内(nei)首次通水及(jí)水溫差異等(deng)原因，使得管(guǎn)道内存在大(da)量氣泡，造成(chéng)🥵數據波動。經(jīng)建議，熱電在(zài)電磁流量計(jì)的前直管段(duan)上安裝了排(pái)氣閥，電磁流(liu)量計随即正(zhèng)常✌️工作。

3 檢定(ding)注意事項
在(zai)檢定超聲波(bō)流量計時，應(yīng)注意以下事(shi)項。
① 安裝位置(zhi)超聲波流量(liang)計安裝位置(zhi)的選擇需要(yào)操作員仔細(xì)了解工況情(qing)況，包括被檢(jiǎn)管線的材質(zhì)、管外徑、管壁(bi)厚度✌️、管内襯(chen)裏的材質及(jí)厚度，管内介(jie)質❗等相關量(liàng)的具體信息(xi)并核實，确保(bǎo)測量的精度(du)。
标準表的安(ān)裝需遠離上(shang)下遊的擾動(dòng)源，避免有害(hài)的漩渦等情(qing)況，但是在現(xiàn)場實際情況(kuang)中達不到安(an)裝要求的情(qíng)況🌐是很普遍(biàn)的。這就需要(yao)現場操作人(ren)✌️員有相當高(gao)的實際操作(zuo)經驗，選擇正(zhèng)确的地點和(hé)方式進行安(an)裝，避免較大(da)誤差的出現(xiàn)。
②“V”形安裝法
在(zai)直管段等情(qíng)況允許的情(qíng)況下，應該首(shǒu)選“V”形法安裝(zhuang)。因💯爲使用‼️“V”形(xíng)安裝法，超聲(sheng)波流量計的(de)兩個換能器(qi)在管道的同(tóng)一側，容易實(shí)現兩個換能(néng)器安裝在🐆管(guǎn)道的中心線(xian)上; 而且同一(yī)側的管壁🐆，外(wai)部條件幾乎(hū)一緻，對因參(can)數設置引起(qi)的誤差可以(yi)将量減小到(dào)最低。“V”形安裝(zhuang)法示意圖如(ru)圖 1( a) 所示。而☀️使(shǐ)用“Z”形安裝法(fa)雖然聲程縮(suō)短近一半，但(dan)兩側相對的(de)安裝🌈方法🏃使(shi)得換能器不(bú)易在同一個(ge)管徑平💔面上(shang)，導緻超聲波(bo)✌️接收到的信(xin)号質量下降(jiang)，這會無法避(bì)㊙️免地帶來✏️相(xiàng)當大的測量(liang)誤差。“Z”形安裝(zhuang)法示意圖如(ru)圖 1( b) 所示。
③ 同時(shi)，用于标準表(biao)法比對的 便(biàn)攜式超聲波(bō)流量計 對重(zhòng)複性要求是(shi)第一位的。

4 結(jie)束語
　　流量計(ji)在線檢定方(fāng)法是切實可(kě)行的，雖然在(zai)線檢定方❄️法(fǎ)與實驗室水(shui)流量标定裝(zhuāng)置上校準存(cún)在一定程度(du)上的差異，但(dàn)👄是也在一定(dìng)程度上緩解(jiě)及解決了一(yī)🤟些大口徑流(liú)量計不能拆(chai)卸進行标定(dìng)的難🌈題。爲了(le)進一步優化(hua)管道式電磁(ci)流量計在線(xiàn)檢定⚽方法，這(zhè)樣，電磁流量(liang)計的在線檢(jian)定方⭕法會愈(yu)加的🌈完善。

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