摘 要:爲更(geng)好地将電磁流量(liàng)計在線檢定方法(fa)運用于♌實際現場(chǎng)操作之中，根據《計(ji)量法》和《 管道式電(dian)磁流量計 在線校(xiao)準要求》(以下簡稱(cheng)《要求》)，對不同工況(kuang)下的十幾台大♻️口(kǒu)♈徑電磁流量計進(jìn)行現場檢測和校(xiao)驗，所得數據與出(chū)廠标定的原始數(shù)據能夠很好地吻(wěn)合☎️。在對在線檢測(ce)過程中相關細節(jie)進行總結後，證實(shi)📐了電磁流💰量計的(de)在線檢定是🙇🏻切實(shí)可行和有效的🤞，能(neng)夠廣泛地運用于(yu)大口徑流量計的(de)現場檢定。
0 引言
　　流(liu)量是給排水和水(shui)處理等相關行業(yè)常用的過程控制(zhi)和計量的重要參(cān)數和生産指标，它(ta)直接關系到水處(chu)理的進程與質量(liang)。電磁流量計 由于(yú)其結構簡單，傳感(gǎn)器内沒有可動部(bù)件，沒有節♈流裝置(zhi)，不♈存在機械轉動(dong)和磨損，不會産生(sheng)壓力損失，并因其(qi)精度高、線性好、運(yùn)行穩定等優點，在(zài)給排水、污水處理(lǐ)、引水工程等項目(mù)⭐中得到廣泛的應(yīng)用🏃🏻‍♂️，用以進行内部(bù)計量、過程控制和(he)對外貿易結算。電(dian)磁流量計作爲一(yi)種普遍的計量器(qi)具，按照《計量法✂️》的(de)規定，必須在一定(ding)的周期内對該器(qi)具進行檢定或校(xiao)準。同時，使用✌️方爲(wèi)保證流量計使用(yong)的可靠性，也對 電(dian)磁流量計生産廠(chǎng)家 提出了這個要(yao)求。
　　然而，應用于水(shui)務行業中的電磁(cí)流量計口徑較大(da)☁️，安裝環境差等因(yīn)素導緻流量計很(hen)難甚至不允許拆(chai)卸之後送到标定(ding)裝置中進行複核(hé)。另外，由于此類流(liu)量計的現場工作(zuò)條件與🏃‍♀️實驗室校(xiao)驗設置條件存在(zai)偏異，因此，電磁流(liú)量計，尤其是 大口(kou)徑電磁流量 在使(shǐ)用一個階段之後(hòu)，測量也許會存在(zài)一定的不确定性(xìng)偏差。在線大口徑(jìng)流量計不停水的(de)校準和檢定問題(tí)亟待解決。
1 電磁流(liú)量計的在線檢定(dìng)方法
　　目前，普遍應(ying)用的電磁流量計(jì)在線檢定手段主(zhu)要有标準✔️表法和(hé)電參數法。電參數(shu)法是根據管道式(shì)電磁流量計的測(ce)量♊原理，對影響在(zai)線工作的管道式(shì)電磁⛱️流量計的相(xiàng)關♍參數進行檢定(dìng)( 如勵磁線圈對地(dì)絕緣電阻、電極對(dui)地( 接液) 電阻、勵磁(ci)❄️線圈電阻🚩和流量(liang)計電纜線電阻) ，測(ce)❌量控制相關參數(shù)在一定♍允許的變(biàn)化範圍内與出廠(chang)檢定的原始數據(ju)進行比較溯源，使(shǐ)其保持在出廠時(shi)的标準準确度以(yi)内，以💯滿足使用要(yào)求。标✂️準表法是以(yǐ)标準表爲标準器(qi)具，使流體在相同(tong)時間間隔内，同時(shi)連續通過标準表(biao)和被校表，比較兩(liǎng)者的輸出流量值(zhí)的偏差，從而确定(ding)被校流量計與标(biāo)準表所示的流量(liàng)值的關系✉️。
　　對于以(yi)上兩種方法孰優(yōu)孰劣，不能斷然判(pan)明，但根🈲據以上兩(liǎng)種方法的在線檢(jian)定過程均能反映(yìng)測量性能。
2 電參數(shu)法
　　衆所周知，電磁(ci)流量計是根據法(fa)拉第電磁感應定(ding)律來測量導電液(yè)體體積流量的儀(yi)表。法拉第電磁感(gǎn)應公式如式(1) 所示(shi):
E=K×B×V×D　　(1)
式中: B 爲流量計勵(lì)磁線圈感應磁場(chǎng)的強度;V爲被測電(dian)液導體🌏的⁉️流速;D爲(wei)管徑;K爲儀表系數(shu)。宏觀上把導電液(yè)體看成導體。
　　由式(shi)(1) 可知管徑D與系數(shu)K都爲固定參數。在(zai)一定流速下，隻要(yào)保證參數 B 的穩定(ding)，那麽感應電動 E也(ye)随之穩定，即在進(jin)行電參數法在線(xiàn)檢定時，若參數B保(bǎo)持在出廠校準時(shi)的允許範圍内時(shi)，就可證⁉️明該流量(liàng)計目前所測流量(liàng)的精度仍與出✉️廠(chang)時保持一緻［3］。
　　影響(xiǎng)電磁感應強度 B 的(de)因素，就流量計本(ben)身而言，應檢驗⛷️勵(li)🌂磁♈線圈電阻(扣除(chu)溫度變化引起的(de)差值)、勵🌈磁線圈的(de)絕緣🎯以及勵磁電(diàn)流的幅值。另外，我(wo)們需檢查電極信(xìn)号電路絕緣性能(néng)是否良好，證明原(yuan)本微弱的流量信(xin)号有沒有額外大(da)的損失; 測量電極(jí)✍️的接液電阻，評估(gū)電極表✂️面是否被(bèi)過度氧化、腐蝕、結(jie)垢或損傷🈲而☁️影響(xiǎng)正常測量; 檢查接(jie)地電阻等情況并(bing)排除雜亂信号的(de)幹擾。同時，使用精(jing)度佳的模拟信号(hào)器檢測轉換器的(de)工作狀況。
2．1 電參數(shu)法的檢定過程
　　在(zài)檢定過程中，首先(xian)，觀察轉換器内的(de)各項參數設⚽置是(shi)🈚否有被改動過，要(yào)求轉換器的各項(xiàng)參數設置與電磁(cí)流量計出廠銘牌(pai)🌈上的一緻; 然後觀(guan)察兩根電纜( 勵磁(cí)電纜、信号電纜) 是(shì)否有損傷，是否保(bao)持原樣。《管道式電(dian)磁流量㊙️計在線校(xiào)準要求》指出需保(bao)證被測液體電❓導(dao)率符合流速在 0．3 ～10 m/s 的(de)流動狀态下，被測(cè)😍管道中應保持滿(mǎn)管，無氣泡聚集。
在(zài)對該自來水廠進(jìn)行檢定觀察時，全(quan)部的流量計都在(zai)穩定有序地運行(háng)，無數據波動等狀(zhuang)況出現。因此，可以(yi)判定以上條件均(jun)符合，并在此基礎(chu)上對流量計的☔一(yī)系列參數作了檢(jiǎn)測🌈。
　　由于在第二次(cì)來到自來水廠時(shí)，該流量計處于運(yùn)☀️行狀态，因此，爲不(bú)妨礙水廠的正常(cháng)工作，對每個數據(ju)點隻進行了兩次(ci)數據💯測量。
2．1．1 轉換器(qi)的校準
① 瞬時流量(liàng)的示值誤差及重(zhòng)複性檢定
　　先關閉(bì)轉換器的供電電(dian)源，并将轉換器連(lian)接傳感㊙️器的電纜(lan)拆卸下來，使用自(zi)主開發的模拟信(xìn)号發🔞生器(精度爲(wei)±0．1% ) ，爲轉換器提供模(mó)拟信号，代替實際(jì)使用過程中電磁(cí)流量計傳感器提(tí)供的流量信号。然(ran)後通電預熱片刻(kè)之⁉️後，分别選定高(gāo)、中、低 3 個流速點，且(qiě)采用上行程和下(xia)行程💜的方式對每(mei)個點都測試 3 遍，對(duì)轉換器的示值做(zuò)出記錄👅，并将所記(ji)錄的值按照要求(qiu)所記錄的🐉公式進(jìn)行處理，最後根據(jù)計算得到示值誤(wu)差和重複性［2 － 5］。
② 轉換(huàn)器零點檢查與校(xiao)準
　　将電磁流量計(jì)模拟信号發生器(qì)的開關撥到“0”位置(zhì)，用🙇‍♀️模拟信号發生(sheng)器的零位進行調(diào)零，直到轉換器瞬(shùn)時流量顯示爲“0．000 m3/ h”。
③ 電(diàn)磁流量計零點漂(piao)移的檢查
　　斷開轉(zhuǎn)換器與傳感器之(zhī)間勵磁線圈的連(lián)接電纜🐉( 勵磁線圈(quān)連接電纜編号爲(wèi)“7、8”電纜線) ，保持信号(hào)線“1、2、3”的😘聯通💞，經過十(shí)幾分鍾♉左右的預(yù)熱(當然，在這預熱(re)過程中可對其他(ta)🏒表進行🧡其他項目(mu)的檢查) ，恢複轉換(huan)器的各項參數設(she)置，每5 min記錄一🏒次轉(zhuan)換器讀數情況，持(chí)續 3 次并記錄轉換(huàn)器每次的顯示值(zhí)。取絕對值最大的(de)值與電磁流量計(ji)量程相比較，得到(dao)零點🌏漂移值。
④ 轉換(huan)器輸出頻率及輸(shū)出電流校準
　　以電(diàn)磁流量計模拟信(xìn)号發生器爲校準(zhǔn)信号源，采集⭕3個流(liú)速測👈量點的頻率(lü)計電流輸出信号(hao)，按照公式計算兩(liǎng)者的示值誤差🛀。相(xiàng)關公式請參閱文(wen)獻［1］。
應該注意的是(shi)，轉換器輸出頻率(lü)、電流的最大允許(xu)示值💋誤差應不超(chāo)過出廠準确度的(de)要求。
2．1．2 傳感器的校(xiao)準
① 勵磁線圈電阻(zǔ)的測量
　　以數字萬(wàn)用表爲測量工具(ju)，兩個表筆分别搭(dā)在勵磁線圈的兩(liang)個端子上，測量勵(li)磁線圈的電阻值(zhi)，将測量結果與以(yǐ)往的記錄值進行(háng)比對。
② 勵磁線圈對(dui)地絕緣電阻的測(ce)量
　　以 500V兆歐表爲測(cè)量工具，将兆歐表(biǎo)的兩端分别夾在(zai)勵磁線圈一端和(hé)接地線上，操作兆(zhao)歐表待顯示穩🌈定(ding)後讀數，要求絕緣(yuan)電阻大于100 MΩ。
③ 傳感器(qi)接地電阻的測量(liàng)
　　用數字式萬用表(biǎo)測量信号屏蔽線(xiàn)和接地線之間的(de)電阻，要求對地電(diàn)阻小于10Ω。
④ 電極對地(di)(接液) 電阻值的測(ce)量
　　 以指針式萬用(yòng)表爲測量工具(測(ce)量時會出現短暫(zan)的充放電現‼️象) ，讀(dú)取指針偏轉最大(da)值時的值作爲記(ji)錄值。電極的接地(dì)電阻值不能有較(jiào)大的偏差率，否則(ze)視爲不可控。
　　應注(zhù)意的是，測量應該(gai)以第一次測量的(de)最大值爲準，若要(yào)再次測量，應消除(chú)電極上可能出現(xiàn)的極化現象，避免(miǎn)造成對測量精🔆度(du)的影響; 同時，要求(qiú)測量偏差率≤20%［4］。
　　電磁(cí)流量計出廠時以(yi)及經過一年的使(shǐ)用之後，再次對同(tóng)一🧡台電磁流量計(ji)進行在線檢定，數(shu)據記錄及處理結(jie)果如表 1、表 2 所示🏃🏻。其(qi)中，原始在線檢定(dìng)數據的環境溫度(dù)爲 29 ℃、相對濕度爲70% RH，最(zui)大示值誤差爲0．25% ; 運(yun)行一年後檢定數(shu)據的環境溫度爲(wèi) 30 ℃、相對濕度爲70% RH。經第(dì)三方檢測的原始(shi)數據如表3 所示。


　　電磁(ci)流量計電參數在(zài)線檢定法主要用(yong)來對直接影🐕響🌈電(dian)磁流📧量計測量準(zhun)确度的勵磁線圈(quān)的相關參數進行(hang)🏃測量。
　　通過兩次數(shu)據的對比，可以很(hěn)直觀地了解到這(zhè)一🐉台🚩電磁流量計(ji)的各項電參數在(zai)經過一年的現場(chang)使用之後仍然能(néng)夠與原始數據很(hen)好地溯源。
2． 2 标準表(biao)法的檢定過程
　　标(biāo)準表法是在管道(dao)上再安裝一個标(biao)準表，同步記錄兩(liǎng)台流量計的輸出(chū)流量。在标準表的(de)選擇方面，目前國(guó)内外大部分企業(yè)機構都是選用便(bian)攜式超聲波流量(liang)計作爲标準表進(jin)行♋在線檢📧定。
　　以DN1200mm流(liu)量計爲例，對運用(yong)便攜式超聲波流(liu)量計進行現場鑒(jiàn)定的🙇🏻過程做一簡(jiǎn)單的陳述。
　　該熱力(lì)公司于每年 10 月初(chū)開始對供暖設施(shi)進行加壓試運行(hang)⛷️，檢查設備是否正(zhèng)常可靠。目前，大口(kǒu)徑的流量計在🌈該(gai)企業的熱力供給(gei)線上運行，在 2010 年 10 月(yuè)份試運行♍過程中(zhōng)，發現其中一台DN 1 200 mm 的(de)大口💔徑流量計出(chu)現數據波動，提議(yì)需對該表運行的(de)精度進行檢測♍。使(shǐ)用兩台精度爲± 0． 5% 、重(zhòng)複性爲± 0．15% 的便攜式(shi)超聲波流量🚶計對(dui)該流量計進行現(xian)場檢查。DN 1 200 mm 的大口徑(jìng)流量計第三方檢(jian)定數據如表 4 所示(shi)。由表 4 可以看出，最(zui)大示值誤💔差爲 0． 18% ，最(zui)大重複性爲 0． 06% 。

　　操作(zuò)人員到達現場後(hou)，首先對電磁流量(liang)計的數據進行采(cǎi)集記🈲錄，發現流量(liàng)計的顯示數據确(què)實存在🍓波動。随後(hòu)，根據現場🌍情況及(ji)超聲波流量計的(de)安裝要求，對管道(dào)外壁的污垢進行(háng)❤️擦除，以保證 超聲(shēng)波流量計 的可靠(kào)應用，并根據現場(chǎng)工作人員對管道(dào)内壁的襯裏描述(shù)🔴，采用“V”形安裝方法(fǎ)對參數進行一一(yi)設置［8 － 10］。
　　值得說明的(de)是，由于超聲波流(liu)量計對使用環境(jìng)和安裝的要求較(jiao)高，且在較寬的流(liu)速範圍之下，較難(nan)保證超聲波流🌈量(liang)計在全流速範圍(wei)内一直保持一個(ge)較高的精度。爲此(ci)，分别選用高、低流(liú)速的兩台超聲波(bo)流量計，分别對管(guan)道内流體的高低(di)流速進行測量，這(zhe)在一定程度上可(ke)以實現測量結果(guo)的準确率。
　　經分段(duàn)檢定，超聲波流量(liàng)計數據記錄如表(biao) 5 所示。對比發現，超(chao)聲☎️波流量計數據(ju)顯示及波動情況(kuang)與電磁流量計所(suo)反映的情況一緻(zhi)。
　　在線檢定後，發現(xian)流量計顯示的波(bō)動幅度越來越♈小(xiao)。對此，我們判斷是(shì)因爲管道在年内(nei)首次通水及水溫(wen)差異等原因，使得(dé)管道内存在大量(liang)氣泡，造成數據波(bo)動。經建議，熱電在(zai)電磁流量計的前(qian)直管段上安裝了(le)排氣閥，電磁流量(liang)計随即正常☀️工作(zuo)。

3 檢定注意事項
在(zài)檢定超聲波流量(liang)計時，應注意以下(xià)事項。
① 安裝位置超(chao)聲波流量計安裝(zhuāng)位置的選擇需要(yào)操作員仔細🤞了㊙️解(jie)工況情況，包括被(bei)檢管線的材質、管(guan)⭕外徑、管壁🌍厚度、管(guǎn)内襯裏的材質及(ji)厚度，管内介質等(děng)相關量的具體信(xìn)息并核實，确保測(cè)量的精度。
标準表(biǎo)的安裝需遠離上(shang)下遊的擾動源，避(bì)免有害🌐的漩🈲渦等(deng)情況，但是在現場(chǎng)實際情況中達不(bú)到安♌裝要求的情(qíng)況是很普遍的。這(zhe)就需要現場操作(zuò)人🧑🏾‍🤝‍🧑🏼員有相當高的(de)♊實際操作經驗，選(xuǎn)擇正确的地點和(he)方式進行安裝，避(bi)免較大誤差的出(chu)現。
②“V”形安裝法
在直(zhí)管段等情況允許(xu)的情況下，應該首(shǒu)選“V”形法安裝⛱️。因爲(wèi)🐪使用“V”形安裝法，超(chāo)聲波流量計的兩(liǎng)個換能器在🍉管道(dao)的同一側，容易✏️實(shí)現兩個換能器安(an)裝在管道的中心(xin)線上; 而且同一側(ce)的管壁，外部條件(jiàn)幾乎一緻，對因參(cān)數設置引起的誤(wù)差可以💔将量減小(xiao)😄到最低。“V”形安⛹🏻‍♀️裝法(fǎ)示意圖如圖 1( a) 所示(shi)。而✉️使用“Z”形安裝🐇法(fǎ)雖然聲程縮短近(jìn)一半，但兩側相對(dui)的安裝方法☂️使得(de)換能器不易在同(tóng)一個管徑平面上(shang)，導緻超聲波⛱️接收(shou)到的信号質量下(xia)降，這會無法避免(miǎn)地帶來相當大的(de)測量誤差。“Z”形安裝(zhuāng)法示意圖如圖 1( b) 所(suo)示。
③ 同時，用于标準(zhǔn)表法比對的 便攜(xié)式超聲波流量計(jì) 對重複性要求是(shi)第一位的。

4 結束語(yu)
　　流量計在線檢定(ding)方法是切實可行(háng)的，雖然在線檢定(dìng)方法與實驗室水(shuǐ)流量标定裝置上(shang)校準存在一定程(cheng)度上的差異，但是(shì)也在一定程度上(shang)緩解及解決了一(yī)些大口👄徑流量計(ji)不能🏃拆卸進🛀行标(biāo)定的難題。爲了進(jin)一步優化管道式(shi)電🔞磁流量計在線(xian)檢定方法，這樣，電(dian)🧡磁流量計的👅在線(xian)檢定方法會愈加(jiā)的🌂完善。

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