電(dian)磁流量計 以其安(an)裝方便、正确率高(gao)等優點在自來水(shui)、熱水熱能貿易結(jie)算中被廣泛應用(yòng),并被要求進行定(dìng)期的計量檢定。在(zài)我‼️國,0.5級以下電磁(cí)流量計的檢定周(zhōu)期爲兩年。事實上(shang)☁️,許多 大口徑電磁(cí)流量計 (一般爲DN400mm以(yǐ)上)由于拆裝、運輸(shu)和生産等問題,無(wu)法實現定🌐期離線(xiàn)檢定,造成計量失(shi)控,引發諸多貿易(yì)糾紛。因此，需👨‍❤️‍👨要建(jian)立-套能夠對電磁(cí)流量計進行在線(xiàn)檢定或校準的方(fāng)法，在保證有效溯(su)源🌐性的前提下,實(shi)現對電磁流量計(ji)的量值溯源，從而(er)實現對現場電磁(ci)流量計的在線計(ji)量檢定。或最低⭐限(xiàn)度提供一🥵種手段(duàn)，能夠🌈對♌在線電磁(ci)流量🚶‍♀️計進行期間(jiān)核查,在一定不确(què)🔞定度範圍内對在(zài)線電磁流量計的(de)計量特🚩性進行确(què)認，達到延長電磁(ci)流量計離線檢定(ding)周期的目的。
一、研(yán)究背景
　　根據上述(shu)存在的問題，有關(guan)專家也提出過多(duō)種在線🏒檢定❄️或🐕校(xiào)準方案,歸納起來(lái),其主流方案主要(yao)有兩種:一種是勵(lì)磁線💛圈檢查法,即(ji)在傳感器安裝勵(li)⛱️磁線圈的腔體内(nei)置一标準線圈,标(biao)準線圈的銅電阻(zu)與勵磁線圈的 銅(tóng)電阻 相近,通過外(wai)圍電路控制實現(xian)标準線圈和勵磁(cí)線圈産生的信🌈号(hào)進行比較,以檢查(chá)勵磁線圈當前産(chǎn)生的信号與原☔來(lái)産生信号的一緻(zhi)性,從而确定電磁(cí)流量❌計的計量特(tè)性是否發生變化(huà),這種方法又稱爲(wei)電磁流量計的“幹(gàn)标”方法;另一種方(fāng)👨‍❤️‍👨法是非接觸測量(liang)法,即利用外夾式(shi)超聲波流量💚計夾(jiá)持在被測流量計(jì)管道🐆上，通過比對(dui)兩台流量計的流(liu)量來确定被檢流(liú)量計的計量特性(xìng)。
　　應該說上述兩種(zhong)方法理論上都有(you)其合理性,但存在(zài)方💛法設❓計.上的缺(quē)陷，無法保證量值(zhí)溯源性和可靠性(xìng),因此,無法得到法(fa)律層面上的認可(kě)。首先,第一👌種方法(fa)，由于标準線圈是(shi)直接👄設計到流量(liàng)計表體中的，我們(men)無法對其電阻等(děng)指🏃‍♀️标的性能⛱️進行(háng)定期的量值溯源(yuán)，無法判斷一段時(shi)間後标準線圈的(de)計量性能是否⭕發(fā)生變化,所以,用其(qí)作爲計量傳遞的(de)标準顯然有缺陷(xian)。
第二種方法,時差(cha)法 外夾式超聲波(bō)流量計 的優點在(zài)于可以定期對 超(chao)聲波流量計 進行(háng)檢定。超聲波流量(liàng)計測量流量的原(yuan)理是根據速度面(miàn)積法求得流量qʋ的(de)，其公示爲
qʋ=`VA(1)
式中:`V一(yi)管道内流體截面(mian)上平均流速;A一流(liú)體流經♍管🤩道的截(jie)面積。
　　從式(1)中可以(yǐ)看到，要得到正确(què)的流量,必須得到(dao)正确的管道平均(jun1)流速和截面積。其(qí)中，時差法超聲波(bo)流量計測量流🙇🏻速(sù)可以得到滿意的(de)結果但是,現場管(guǎn)道由于未經特别(bie)加❓工很難确定管(guǎn)道的截面積。因此(ci)，無法控制外夾式(shi)超聲波流量計現(xiàn)場測量精度,通常(cháng)外夾式超聲波流(liú)量計的測量相對(duì)示值誤差能達到(dào)1%~5%,正💛确率較低,已失(shī)去對現場電磁流(liú)量計進行比對的(de)意義👣。
二、方案的提(ti)出和分析
　　比較上(shàng)述兩種方案，從理(li)論上來講都是可(kě)行的。但第二種方(fang)法更容易實現量(liàng)值的溯源和檢定(ding)中不⛱️确定🈲度分量(liàng)的控制。隻要在量(liàng)值傳遞過程中将(jiang)流量測量可能引(yǐn)入的不确定度分(fen)量控☀️制在可允許(xu)的範圍内,就可以(yi)實現對現場電磁(ci)流量計正确的🈚流(liu)量賦值。
1.外夾式超(chao)聲波流量計工作(zuò)原理和測量不确(que)定度分量🚶分析
　　時(shi)差法超聲波流量(liang)計是以超聲波在(zai)流體内順逆兩個(gè)🥵傳播方向,利用傳(chuán)播時間差與流體(ti)流速之間的關系(xi)求得流🔴體流量的(de),工作原理如圖1所(suo)示。
 
　　根據聲波在順(shun)逆兩個方向傳播(bō)的時間差可得到(dào)該傳🌈播方向.上的(de)流體線平均流速(sù)(V):
 
　　式中::C一聲速;L一聲(sheng)波傳播距離;0一聲(shēng)道夾角;t1、t2--聲波順逆(nì)向傳播時間。
根據(jù)比爾蓋兒法計算(suàn)出面流速V:
 
　　式中:K--補(bǔ)償系數(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷諾數(shu)),在--定雷諾數範圍(wéi)内可視爲常數⭕,在(zai)✍️使用中可以通過(guò)水流量标準裝置(zhi)标定給出。
　　根據_上(shàng)述公式,可得流量(liang)計算公式爲
 
式中(zhong):d-管道直徑。
　　從式(4)中(zhōng)可以看到,h以和超(chāo)聲波流量計所使(shǐ)用的時基精🈲度相(xiàng)✌️關,作爲用于量值(zhí)傳遞的标準表,流(liú)量計可選⛱️取較高(gāo)精度等級的時基(jī)，因此,t1、t2測量引入的(de)不确定度可以忽(hū)略不計。如果采取(qǔ)相應的措施保證(zhèng)d和L的測量🌈不确定(ding)度💘足夠小，直👨‍❤️‍👨至可(ke)以忽略不計,則💚流(liú)量測量的🔱不确定(ding)度僅和K的标定精(jing)度相關。
2.外夾式超(chāo)聲波流量計特征(zhēng)尺寸的确定
　　爲保(bǎo)證d和L的測量精度(du)足夠高，應在被檢(jiǎn)電磁流量計的管(guǎn)路上🌈預裝标準管(guǎn)段以安裝外夾式(shì)超聲波流量🔞計。由(you)于标準管段是一(yī)個經過加工的直(zhí)管段,因此,不會增(zeng)加太大的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼成本。
　　标(biāo)準管段内徑的加(jiā)工可參照GB/T2624--2006《用安裝(zhuāng)在圓形截面管道(dao)💋中的差壓裝置測(ce)量滿管流體流量(liàng)》中對節流件上遊(you)2D範圍内管道内徑(jìng)的加工要求。加工(gōng)後的标準管段🥰應(ying)分别在至少3個截(jié)面的4個不🐇同方向(xiàng)進行d值測量,加工(gong)偏差應小于标準(zhun)😍規定。
　　聲波傳播距(ju)離L的确定主要是(shì)避免每次測量管(guan)道圓度💃不夠、外壁(bì)腐蝕以及換能器(qi)和管道間裝夾間(jian)隙不🤞同,對💋傳播距(jù)離L的影✔️響。可在标(biāo)準管段外壁加工(gong)固定💚的安裝位置(zhì)并設加裝螺孔,在(zài)☁️加裝換能器時用(yong)扭力㊙️扳手緊固,确(que)保每次裝夾間隙(xì)的一緻性。
　　在标準(zhun)管段和外夾式超(chāo)聲波流量計-起在(zai)水流量标準裝置(zhì)📧.上檢定後,将标準(zhǔn)管段預裝在現場(chǎng)管道,并在換能器(qì)安裝位置加裝防(fang)護罩。由于标準管(guǎn)段結構、加工要求(qiú)☂️和使用環境與文(wén)丘裏管有極度的(de)相似性,因此,其使(shi)用周期可以采用(yong)和文丘裏管相📧等(děng)的檢定周期,即檢(jian)定周期爲4年。每年(nián)利用标準管段和(hé)外夾式超，聲流量(liang)計對在線電磁流(liu)量計進行核查，如(ru)核查結果㊙️滿意則(zé)順延電磁流量計(ji)的檢定周期，否則(zé)電磁流量計和标(biāo)準管段均應離線(xiàn)檢定。每--個外夾式(shi)超聲波流量計可(ke)以和任意管徑的(de)标準直管段配合(he)并擁有該套配置(zhi)的k值及相應的精(jing)度,通過定期的期(qī)間核查達到延長(zhǎng)電磁流量計檢🔱定(dìng)周期的目的。
三、标(biāo)準管段和外夾式(shi)超聲波流量計的(de)管理策略
　　需要對(dui)外夾式超聲波流(liu)量計及對應的标(biao)準管段進行檢定(dìng)✍️,标定一定流量範(fan)圍内各流量點的(de)k值并确定對應的(de)不确定度,同時對(duì)标準管段的幾何(hé)尺🍉寸進行檢定。進(jin)行現場核查,以🌏JJF1033--2008<計(ji)量标準考核規範(fàn)》規定的傳遞比較(jiao)法作爲判定🐆核查(chá)結果滿意與否💞的(de)依據。
1.檢定要求
(1)标(biāo)準管段的幾何尺(chǐ)寸的檢定
　　在标準(zhun)管段入口、出口和(hé)中間3個截面進行(háng)内徑測量,任💯何一(yī)内😍徑與内徑平均(jun1)值之差應小于内(nei)徑平均值的±0.4%，當所(suo)有被測内徑和内(nei)徑平均值之差均(jun1)符合_上述要求時(shi),則認爲滿足要求(qiú)。
(2)k值确定和補償系(xì)數的檢定
　　當标準(zhun)管段和測量介質(zhi)确定後,每個流量(liàng)點下檢定時,式(4)中(zhōng)的L、d、θt1、t2即可視爲常數(shù),根據要測量流量(liàng)點g,的大小,計算出(chu)k值🤟并設入與外夾(jiá)式超聲波流量計(ji)配套的流量積算(suan)儀。
　　設定後的超聲(shēng)波流量計應成套(tao)在水流量标準裝(zhuāng)置上進行标定。按(an)以下公式計算出(chu)補償系數K.,取各點(dian)平均值輸入與外(wai)夾式👄超聲波流量(liàng)計配套的流量積(ji)算儀:
 
式中:qo-水流量(liàng)标準裝置給出的(de)實際流量。
　　根據相(xiang)應的檢定規程對(duì)相應的流量點進(jin)行檢定,并給出相(xiang)應的精度。這裏僅(jǐn)對每個流量點的(de)重複性檢定給出(chū)特殊規定。每個流(liu)量點應做不少于(yu)6組試驗,每組檢定(dìng)💯次數不少于6次👣。每(měi)組試🔞驗前均應按(àn)🙇🏻要求将外夾式超(chao)聲波流量計重新(xīn)安裝。試驗結束後(hòu)按式(6)計算重複性(xìng)E,:.
 
　　式中:m一測量組數(shù);n一每組包含的測(ce)量次數;K*ij一第j組中(zhong)第k次測量💜結果;`K*j一(yi)第j組測量結果的(de)平均值。
計算結果(guǒ)應小于精度的1/2。
2.電(dian)磁流量計現場核(hé)查
　　根據檢測結果(guo)設定對應的參數(shù),利用現場标準管(guǎn)段對現🙇🏻場電🌂磁流(liú)量計進行核查試(shì)驗。試驗時應至🙇‍♀️少(shao)在使用🥰的流量範(fan)圍内取3個流量點(diǎn)，每--個流量點的試(shì)驗結果按式(7)進行(hang)💔比對。
 
　　式中:q1一電磁(ci)流量計示值;q一外(wai)夾式超聲波流量(liàng)計示值;U一外夾♋式(shi)超聲波流量計測(cè)量不确定度;U1一電(diàn)磁流量計🏃🏻‍♂️标稱測(ce)量不确定度。
　　試驗(yan)結果如滿足式(7)的(de)要求,即認爲結果(guǒ)滿意,電磁流量🐅計(jì)可繼續使用。電磁(cí)流量計可在此保(bǎo)證條件下使用4年(nián),到期後應和标準(zhun)管段一并送檢。
四(sì)、結束語
　　利用外夾(jiá)式超聲波流量計(ji)對電磁流量計進(jin)行在線核查來驗(yan)證在線電磁流量(liàng)計的工作狀況,一(yī)-定程度上可以延(yán)長電🈲磁流量計的(de)檢定周期,在有限(xian)❄️試驗次數上證明(míng)是可行的,但該方(fang)法也存在一定的(de)局限性,如外夾式(shì)超聲波流💁量計發(fa)生換能器損壞，将(jiāng)會影響多個标準(zhǔn)管段的使用風險(xiǎn),需要進一💋步研究(jiu)。

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