摘(zhāi)要:流量(liàng)儀表在(zai)有些使(shi)用場所(suo)不能離(li)線校準(zhǔn)定期♊檢(jiǎn)定🙇🏻,如☂️大(da)型輸水(shui)管不允(yun)許停役(yì),爲探知(zhī)現場使(shǐ)用條件(jian)下流量(liàng)測量系(xi)統的精(jing)度,必須(xu)在現場(chang)實施在(zai)線校💯準(zhǔn)、比對⚽或(huo)驗證等(děng)三個不(bu)同層次(cì)的運作(zuo)。簡要回(hui)顧了當(dāng)前實行(háng)的這些(xie)在☀️線校(xiào)準和在(zài)線比對(dui)♉,着重闡(chan)述了電(dian)磁流量(liàng)計和超(chao)聲流量(liàng)計所采(cǎi)用的評(ping)估驗證(zheng)流量儀(yi)表運行(háng)狀況的(de)方法。
0引(yin)言
　　電磁(ci)流量計(ji) 和 超聲(sheng)流量計(jì) 的流量(liàng)量值通(tong)常在制(zhì)造廠流(liu)量實驗(yàn)室的流(liu)量标準(zhǔn)裝置上(shàng)實⭐流校(xiao)準,傳遞(di)量值。然(ran)而在現(xiàn)場流動(dong)和使用(yòng)條件偏(piān)離校準(zhǔn)時的參(can)比工作(zuo)條件下(xia),爲探知(zhī)現場條(tiao)件也就(jiu)是對測(ce)量系統(tong)🏃🏻(包括流(liu)🚶‍♀️量儀表(biǎo)、前後連(lián)接管、介(jiè)質流動(dòng)狀态等(deng))的測量(liàng)準确率(lǜ),或者貿(mao)易🈲交接(jie)計量要(yao)求短間(jiān)隔周期(qi)檢定,以(yi)及不容(róng)許停役(yi)管線離(li)線校準(zhǔn)的場所(suo),需要在(zài)線校準(zhǔn)。
　　流量儀(yí)表的在(zai)線校準(zhun)是在現(xian)場測量(liàng)條件下(xià)将流經(jing)🈲待校準(zhǔn)儀♋表的(de)流體臨(lín)時接入(ru)固定式(shi)(或移動(dòng)式)流量(liang)标準裝(zhuāng)置或标(biao)🍉準計量(liang)器具進(jìn)行比較(jiao)。除在線(xiàn)校準最(zuì)☔高層次(cì)外,還有(yǒu)🌈在線比(bi)對和在(zai)線驗證(zheng)兩個層(ceng)次。
　　流量(liàng)儀表在(zài)線比對(dui)的工作(zuò)方法和(hé)“校準”相(xiàng)似,隻是(shì)在某些(xiē)方面達(dá)不到“校(xiao)準”規定(ding),要求相(xiang)對低些(xie),如隻與(yǔ)精度等(deng)級相🌈近(jin)的參比(bi)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測量計(ji)相比。流(liú)量儀表(biǎo)在線驗(yàn)證是采(cai)用間接(jie)檢查(驗(yan))的方法(fa),評估或(huò)驗證儀(yí)表的流(liu)量測量(liang)值等⭕性(xing)能仍保(bǎo)持或超(chāo)過原校(xiào)準性❓能(neng)的範圍(wéi),爲是否(fǒu)仍可繼(ji)續使用(yòng)或需💋進(jìn)一步檢(jian)查提供(gòng)依據。
1在(zài)線校準(zhǔn)和在線(xiàn)比對
　　流(liu)量儀表(biao)的在線(xiàn)标準,其(qí)校準條(tiáo)件(即流(liu)體物性(xing)、操作❤️條(tiáo)件、安裝(zhuang)和環境(jìng)條件)通(tong)常是在(zai)與現場(chang)實際使(shǐ)用條🌈件(jiàn)充分一(yi)緻的情(qing)況下進(jin)行的。常(cháng)用方法(fǎ)如圖1所(suǒ)示。

1.1流量标(biāo)準裝置(zhì)法
　　本方(fang)法首先(xiān)在能源(yuán)工業探(tàn)索實踐(jian),當前已(yǐ)在原油(you)和天燃(rán)氣的🤟貿(mao)易交接(jie)計量中(zhong)普遍應(ying)用,例如(rú)原油交(jiao)接計量(liang)📐基本上(shang)實現在(zài)現場用(yong)基地式(shì)或移動(dòng)式标準(zhun)體積管(guan)校準;天(tian)然氣交(jiao)接計量(liàng)采用臨(lin)界流文(wen)丘裏噴(pen)嘴(音速(su)噴嘴)在(zai)線校準(zhǔn),實例請(qing)參閱文(wén)獻[1]。
　　流量(liàng)儀表在(zai)線比對(duì)所采用(yong)的方法(fa),大體上(shàng)和流量(liang)🌍标準裝(zhuāng)置法在(zài)線校準(zhǔn)相似,有(you)容器衡(heng)器比對(duì)法、參🐇比(bi)流🏃‍♀️量計(ji)比對法(fa)和外夾(jia)✂️裝換能(néng)器超聲(shēng)流量計(jì)比對法(fǎ)等,文獻(xian)[1]也有扼(e)要說明(míng)。
1.2示蹤法(fa)
　　示蹤法(fǎ)在線校(xiao)準流量(liang)儀表技(jì)術在國(guó)際上已(yǐ)相當成(chéng)熟,早🤞在(zài)上📱世紀(jì)70年代就(jiù)頒發了(le)國際标(biao)準ISO2975—(1～7)《封閉(bì)管道中(zhōng)水流量(liàng)測量———示(shi)蹤法》和(he)ISO4053—(1、4)《封閉管(guan)道中氣(qi)體流量(liang)測量———示(shì)💘蹤法》,其(qí)工作原(yuán)♋理有兩(liǎng)♌類:一是(shì)恒速注(zhu)入法(也(ye)稱稀釋(shì)法);二是(shi)瞬🌏時注(zhu)入示蹤(zōng)劑的傳(chuán)輸時間(jiān)法🔞。傳輸(shu)時間示(shì)蹤法也(ye)可使用(yòng)在明渠(qu)流、非滿(man)管流或(huo)疑有沉(chén)澱物🌏滿(mǎn)管流的(de)流量校(xiào)準。傳輸(shū)法測量(liàng)滿管流(liú)液體,在(zài)良好條(tiao)件下有(you)望得到(dao)0.5%的測量(liang)精度,測(ce)量氣體(tǐ)爲0.7%。
1.3速度(du)面積法(fǎ)
　　也是在(zai)線校準(zhun)的經典(diǎn)方法,亦(yi)有國際(ji)标準可(kě)咨遵循(xún)🏃🏻‍♂️,有ISO3354《封閉(bì)管💞道中(zhōng)清潔水(shuǐ)流量測(ce)量———在滿(man)道中和(hé)規則流(liu)動條件(jiàn)下采用(yong)流速計(ji)的速度(dù)面積法(fǎ)》和ISO3966《封閉(bì)管道中(zhōng)流體流(liu)量測量(liang)🐇———采用皮(pi)托靜壓(ya)管的速(sù)度-面積(jī)法》。
上世(shì)紀60年代(dai)日本就(jiù)曾在水(shui)電站現(xiàn)場用流(liu)速儀13個(gè)測量點(dian),校準DN1000大(da)管徑電(dian)磁流量(liang)計。日本(ben)當時還(hái)沒有具(ju)備符合(he)要求的(de)大型水(shuǐ)流量标(biāo)準裝置(zhi)。
　　泵站曾(ceng)按ISO标準(zhǔn)規定位(wei)置布置(zhì)26台流速(sù)計,測量(liang)大型水(shui)🏃‍♀️泵3.5m×1.5m矩形(xíng)出水流(liú)道平均(jun)流速,以(yǐ)校準用(yong)差壓法(fa)測🏃‍♀️量泵(beng)進水道(dao)差壓的(de)流出系(xì)數,測量(liàng)流速在(zài)1.2～1.3m/s之間。期(qi)🛀間還用(yòng)食鹽濃(nong)度法校(xiào)準流速(su)計面積(jī)㊙️法,在實(shí)驗過程(cheng)中再用(yòng)食鹽濃(nong)度法複(fu)核流速(su)計面積(ji)法的數(shù)據[3]。量值(zhi)傳遞流(liú)🥵程如圖(tú)2所示。

2在(zai)線驗證(zhèng)
　　當在線(xiàn)校準和(hé)比對兩(liang)種方法(fa)都不能(neng)實施時(shí),隻能退(tuì)❓而采用(yòng)在線驗(yan)證,其方(fang)法大體(ti)上有:物(wù)料平衡(heng)法、熱量(liang)平衡法(fǎ)、設備能(néng)力估算(suan)法和其(qí)他參量(liàng)評估法(fa)等。
2.1物料(liao)平衡法(fa)
　　利用測(ce)量系統(tong)中流入(ru)系統各(gè)流量計(ji)所測流(liu)量值的(de)總和與(yǔ)流出系(xì)統各流(liú)量計測(ce)量值的(de)總和相(xiang)等,或其(qí)差值在(zài)合理範(fàn)圍内。例(lì)如應用(yòng)于工程(chéng)交工驗(yan)收時驗(yàn)證相關(guan)流量計(jì)測量結(jié)果,水廠(chang)出水總(zǒng)管流量(liàng)和各輸(shū)送分管(guǎn)總和之(zhi)間的驗(yan)證。
2.2熱量(liàng)平衡法(fa)
　　将與被(bèi)測流量(liàng)相關聯(lián)的數據(jù)代入熱(rè)量平衡(heng)方程🈲式(shì),計算出(chū)流量理(li)論值,以(yi)驗證流(liu)量測量(liang)值。例如(rú)鍋👣爐除(chú)氧器蒸(zhēng)汽消耗(hào)量以進(jin)水流量(liàng)和水升(sheng)高溫度(dù),以熱量(liàng)✏️平衡計(jì)算驗之(zhi)[6]。
2.3設備能(néng)力估算(suàn)法
　　根據(ju)相關設(she)備能力(lì)估算流(liu)量的一(yi)種方法(fǎ)。例如供(gòng)水🔱企業(yè)測量輸(shū)水泵揚(yáng)程,按泵(bèng)的揚程(cheng)-流量(h-q)特(tè)征估算(suan)輸水量(liàng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。
2.4其他參(can)量評估(gu)法
　　檢驗(yàn)流量計(jì)流量信(xin)号以外(wai)其他流(liú)量測量(liàng)要素的(de)🔴參量,是(shì)否仍保(bao)持在原(yuán)校準流(liú)量時的(de)允許範(fàn)圍内❄️,評(píng)估驗證(zhèng)所測流(liú)量的正(zhèng)确率。如(rú)下文兩(liǎng)節所述(shu)檢驗電(dian)磁👄流量(liàng)計的磁(ci)場強度(du)和測量(liang)超聲流(liu)量計的(de)聲速。
3電(dian)磁流量(liàng)計在線(xian)驗證
　　電(diàn)磁流量(liang)計是根(gēn)據法拉(la)第電磁(ci)感應定(ding)律測量(liàng)導電流(liú)體流量(liang)的儀表(biao),感應電(diàn)動勢E即(ji)流量信(xìn)号正比(bi)于磁感(gǎn)應強度(du)B和被測(ce)平均流(liú)速V,
即E=KBDV(1)
式(shì)中:K爲系(xi)數;D爲測(cè)量管内(nei)徑,均爲(wei)常值。
　　若(ruo)能證明(ming)測量要(yao)素B仍保(bao)持在原(yuán)校準流(liu)量時的(de)允差範(fan)圍内🈚,且(qiě)證明沒(mei)有影響(xiǎng)流量信(xìn)号的其(qí)他不利(lì)因素(如(ru)信号回(huí)路絕緣(yuan)電阻下(xià)降),就可(kě)确認所(suǒ)測流量(liàng)值仍保(bao)持原有(you)性能🌈的(de)值。爲證(zhèng)明B維持(chi)原值,應(ying)檢驗勵(lì)磁線圈(quān)電阻/絕(jué)緣以及(jí)勵磁電(diàn)流,評估(gu)B;檢查電(diàn)極信号(hao)電路絕(jué)緣良好(hao),證明流(liú)量信号(hào)🌈沒有被(bèi)分流;測(cè)量電極(jí)接液電(diàn)阻,評估(gū)電極表(biǎo)面狀況(kuang)是否妨(fáng)礙正常(chang)測量;檢(jian)查測量(liang)各部件(jian)絕緣電(diàn)阻以判(pan)斷零部(bù)件🍓劣化(huà)程度;再(zài)以模🐅拟(ni)信号器(qì)及其他(ta)🐇通用儀(yí)器檢查(cha)轉換器(qì)完好性(xing)。這些檢(jian)查項目(mù)如表1所(suǒ)示,文獻(xiàn)[7]有詳細(xì)的論述(shu)。

4超聲流(liu)量計的(de)在線驗(yàn)證
　　超聲(shēng)流量計(jì)是利用(yong)向流動(dòng)的流體(tǐ)發射超(chao)聲波,傳(chuan)播時承(chéng)載上流(liu)體流速(su)的信息(xī),予以接(jie)收并檢(jian)測流體(ti)流☔速的(de)儀表。應(yīng)用于石(shi)😘油和天(tian)然氣業(yè)儲運交(jiao)接的超(chao)聲流量(liàng)計是以(yi)超🌏聲波(bo)在💔流體(ti)内🌏順逆(nì)兩個方(fāng)🍓向傳播(bō),利用傳(chuan)播速度(dù)差與流(liú)體流速(su)之間的(de)關系,求(qiu)取流體(ti)流量。如(rú)何在線(xiàn)判定運(yun)行中超(chao)聲流量(liàng)計的測(cè)量正确(que)率,在天(tian)然氣應(ying)用中人(rén)們利用(yòng)實測聲(sheng)速這一(yī)參🌈量與(yu)從測量(liang)氣🥵體或(huo)成分計(jì)算所得(de)聲速(即(jí)從超聲(shēng)流量計(jì)外🤩獲得(dé)的參比(bǐ)量)進👄行(hang)比較,驗(yan)證✉️超聲(shēng)流量👉計(jì);在海上(shàng)FPSO(floatingproductionstorageandoffloading)平☎️台上(shàng)利♋用兩(liang)台串接(jiē)超聲流(liu)量計,分(fen)析所測(ce)流量和(he)聲速的(de)統計數(shu)據,判析(xi)儀表的(de)運行狀(zhuàng)況。
4.1計算(suan)聲速和(he)實測聲(shēng)速比較(jiào)、驗證[8]
　　自(zì)1998年美國(guo)燃氣協(xie)會提出(chu)AGA第9号報(bao)告《多聲(sheng)道超聲(sheng)流量計(jì)測量燃(rán)氣》以來(lai),多聲道(dao)超聲流(liú)量計應(yīng)用于天(tian)然氣🔞交(jiāo)接🌈計量(liang)日益增(zēng)加。交接(jie)計量要(yào)求經常(cháng)檢查測(ce)量正确(què)率。
　　Daniel多聲(shēng)道超聲(shēng)流量計(jì)的用戶(hu)超聲接(jiē)口CUI(customerultrasonicinterface)軟件(jian)對儀表(biǎo)作✏️内部(bù)診斷,保(bǎo)證運行(háng)良好。然(ran)而這些(xie)檢查診(zhen)斷還♻️沒(mei)有與外(wài)界任何(hé)一個參(cān)比量比(bi)較;還不(bu)能判斷(duàn)是否測(cè)量準确(què),還需要(yào)一個外(wai)界✉️參比(bi)量。超聲(sheng)在流體(tǐ)中傳播(bō)時間是(shi)儀表求(qiu)取流速(sù)的原始(shi)測㊙️量,傳(chuán)播時間(jian)和儀表(biao)輸🈲出以(yǐ)及所測(cè)聲速也(ye)不準🤩确(que),因此周(zhou)期性地(dì)用外界(jiè)獨立的(de)參比聲(shēng)速🚶‍♀️與超(chāo)聲流量(liàng)聲速比(bi)🌏較,以檢(jian)驗超聲(sheng)流量計(ji)性能。
　　這(zhe)一參比(bǐ)聲速是(shi)以氣相(xiang)色譜儀(yí)所測天(tian)然氣成(chéng)分和實(shi)時壓力(lì)/溫度按(an)AGA第10号報(bào)告《天然(ran)氣和其(qí)他相關(guān)氣相烴(tīng)的聲速(su)》經流量(liang)計算機(ji)計算獲(huò)得,與超(chāo)聲測量(liang)計所測(cè)聲速連(lian)續地比(bi)較。
　　圖3所(suo)示是由(yóu)流量計(ji)算機分(fen)别計算(suan)每隔10min實(shí)測聲速(su)和計算(suan)♍聲速平(ping)均值的(de)記錄例(li)。若兩者(zhě)偏差超(chāo)過設定(ding)值将發(fa)出信号(hao),以引起(qǐ)注視。

4.2分(fen)析統計(jì)數據
　　巴(ba)西IPT技術(shù)研究所(suo)發表文(wén)章,報道(dào)分析串(chuan)接在FPSO平(píng)台上🌈兩(liǎng)台相同(tóng)型号DN600五(wǔ)聲道超(chao)聲流量(liàng)計發送(sòng)石油的(de)流量和(he)聲速統(tǒng)計數據(ju),以驗證(zhèng)交接計(jì)量的運(yùn)行狀況(kuàng)[9]。
　　兩台儀(yi)表中一(yi)台日常(chang)貿易交(jiāo)接計量(liàng)儀表由(yóu)另一台(tái)參比表(biǎo)(mastermeter)核查和(he)校驗。圖(tú)4所示是(shì)貿易計(jì)量儀表(biǎo)流量在(zài)4000～5500m3/h時的校(xiao)驗記錄(lu)🌐,變化在(zai)原校準(zhun)儀表系(xì)數的±0.180%範(fàn)㊙️圍内,最(zui)大變化(huà)🐅爲0.090%,标準(zhun)偏差爲(wei)🚶‍♀️0.045%。

用兩(liǎng)台相同(tóng)型号超(chao)聲流量(liàng)計核查(chá)校驗,結(jié)果顯示(shì)🔴儀表系(xi)數在1.000附(fù)近變化(hua)很小,可(ke)解釋爲(wei)兩種可(ke)能性😄:
①計(jì)量儀表(biao)和參比(bǐ)表兩者(zhě)均沒有(yǒu)漂移,這(zhe)是大多(duo)數⛱️的可(ke)能事件(jiàn);
②計量儀(yí)表和參(can)比表以(yǐ)相同方(fāng)式和相(xiang)同方向(xiàng)漂移,這(zhe)在測量(liang)系❤️統短(duan)時工作(zuò)儀表系(xì)數變化(hua)0.090%的條件(jian)下,是小(xiao)概率事(shì)件,或視(shi)爲不可(kě)能事件(jian)。
　　再從計(jì)量儀表(biao)與參比(bǐ)表五個(gè)聲道的(de)各聲道(dao)間,求取(qǔ)聲速比(bǐ)🌈值考察(cha)儀表的(de)穩定性(xing),表2摘錄(lu)流量在(zài)5500m3/h時的聲(shēng)速比,五(wu)個聲道(dao)兩儀🚩表(biǎo)聲速比(bi)變化最(zuì)大爲0.006%。
　　從(cóng)上述統(tǒng)計數據(ju)分析說(shuō)明,在2025年(nián)12月15日到(dao)2025年12月15日(rì)期間📱兩(liǎng)台儀表(biǎo)運行是(shì)十分穩(wen)定的,重(zhong)複性和(hé)再現性(xìng)也沒有(you)明🌏顯變(bian)化。

4.3國家(jia)檢定規(gui)程中的(de)規定
　　我(wo)國正在(zai)制訂《超(chāo)聲流量(liàng)計檢定(dìng)規程》的(de)“附錄D超(chao)聲流量(liàng)計的使(shi)用中檢(jiǎn)測”也規(gui)定用聲(shēng)速複核(hé)和驗證(zhèng)在線使(shi)用🐅中的(de)儀表,規(guī)定🔆每次(cì)實驗流(liú)量點每(měi)條聲道(dào)的計算(suàn)值與前(qián)一次計(ji)算一緻(zhì),偏差不(bu)得大于(yú)3%。
5結束語(yu)
　　流量儀(yí)表可以(yi)行之有(you)效地實(shi)行在線(xian)校準比(bi)對,電磁(cí)流量計(jì)和超聲(shēng)流量計(jì)的實踐(jian)說明,流(liú)量儀表(biao)還可以(yǐ)🔆通過檢(jian)查流量(liàng)信号以(yi)外的相(xiàng)關參量(liang),評估或(huo)驗證在(zài)檢定周(zhōu)期間的(de)🈚運行狀(zhuàng)況,或據(ju)🌈此延長(zhang)儀表的(de)檢定周(zhou)期。國外(wai)已📐有若(ruò)幹企業(ye)專業爲(wei)❓客戶在(zài)線🥵校準(zhun)或驗證(zheng)流量儀(yi)表;國内(nei)也有若(ruo)幹單位(wei)正在開(kāi)展這類(lèi)業務,我(wǒ)們相信(xin)此業務(wu)今後将(jiang)會得到(dao)更好的(de)發展。

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