摘(zhāi)要： 大口徑電磁(ci)流量計 使用中(zhong)很難送往實驗(yàn)室檢定,現在通(tōng)常采取的是使(shi)用同級别超聲(shēng)波流量計進行(háng)現場校準。而受(shòu)限于現場環境(jing)、安裝位置等因(yin)素對兩種流量(liang)計測量結果的(de)影響，校準結果(guǒ)㊙️往往需要根據(jù)校準實際情況(kuang)進行符合性研(yan)究,使校準工作(zuò)變得有意義。
0引(yǐn)言
　　随着政府及(jí)社會對于水資(zi)源重視程度的(de)提高,供水企業(ye)本♉身對于供水(shui)環節經濟核算(suan)的要求,使得✌️大(dà)口徑的流量🐇計(ji)需求日益增加(jiā)。與此同時，污水(shui)處理量的增長(zhang)也使得許多污(wu)水處理廠紛紛(fēn)選擇使用大口(kou)徑流量計作爲(wei)計量端口。污水(shuǐ)電磁流量計 因(yin)其無壓力損失(shi)且不受管道内(nèi)流體密度、黏度(du)、溫度等因素☎️的(de)影響,成爲污水(shui)處理企業的首(shou)選。
　　大口徑電磁(ci)流量計的在線(xiàn)使用數量十分(fen)龐大,精度等級(jí)-般爲0.5級或1.0級。對(duì)于 電磁流量計(jì) ,國家有《JJG1033--2007電磁流(liú)量計》檢定規程(chéng),規程規定需将(jiang)被檢電磁流量(liang)計安裝在液體(ti)流量标準裝置(zhì)上進行檢定。這(zhè)就要求使用企(qǐ)業先停止處理(lǐ)污水,然後将流(liu)量計從❄️管道上(shàng)拆卸下來,送到(dào)法定計量機構(gòu)進行檢定。這在(zài)實際狀況下是(shi)極其困難的,時(shí)♍間和經濟✏️上都(dōu)不允許。因此,大(dà)部分企業隻能(neng)選🥰擇在線校準(zhǔn)💋模式對流量計(ji)進行誤差驗證(zhèng)。
　　由于現場管道(dào)的封閉性,使用(yòng)嵌人式或插人(rén)式的标準器進(jin)行校準是不可(ke)行的,而外夾式(shi)的 液體超聲波(bō)流量計 精度往(wǎng)往劣于被校電(dian)磁流量計。綜合(hé)以上因素,目💃🏻前(qián)🔞國内對大🚶口徑(jìng)電磁流量計現(xiàn)場校準通常采(cai)用相同🥵精度等(deng)級的外夾式🐆超(chao)聲波流量計作(zuò)爲标準器進行(hang)比較,即讓超聲(sheng)波流量計與被(bèi)校準電磁流量(liang)計串聯📱在現場(chang)管道中,同步讀(du)取兩者的示值(zhi)。
　　檢測人員在出(chū)具校準證書時(shi)給出兩種流量(liang)計的示值并㊙️評(píng)定測量結果的(de)不确定度。現在(zài)出現了一個普(pǔ)遍性的問題:校(xiào)準的示值誤差(cha)經常大大超過(guò)被校流🌂量計的(de)最大允許誤差(cha),且不确定度分(fen)析不🌈夠全面。原(yuán)🌏因在于一⁉️方面(miàn)标準器的精度(du)等級與被校流(liu)量計平級,示值(zhí)誤差期望本身(shen)就🈲比較大;另一(yī)方面,流量計本(běn)身之外的因素(su)對測量結果也(ye)有比較大的影(yǐng)響,如環境條件(jian)、介質、安裝位置(zhì)等。
　　很多用戶購(gou)買流量計後,把(ba)流量計的精度(du)誤認爲⛱️整個流(liú)量體系的精度(du)。校準的數據偏(piān)離就讓許多🌈用(yong)戶🏒産生疑問甚(shen)至糾紛,這就導(dao)緻了校準數據(ju)常常讓使用方(fang)無法判斷示值(zhi)誤差是否準确(que),也無法精确修(xiu)正✨誤差,更不能(neng)實現溯⭐源性,校(xiao)準🈲就失去了意(yi)義。
　　國家目前沒(méi)有電磁流量計(ji)的校準規範,所(suo)以檢測人員在(zài)♊校🐆準電磁流量(liàng)計時往往參照(zhào)電磁流量計檢(jiǎn)定規程✔️。問題在(zài)于,檢定電磁流(liu)量計時是在實(shi)驗室環境下進(jìn)行,然而現場校(xiào)準時的管道、安(an)裝距離等條件(jian)并非如實驗室(shi)裏那樣💃🏻理想,按(àn)照檢定規程的(de)方法校準❤️電磁(ci)流量計,得到的(de)測量結果是否(fǒu)有效?所以檢測(cè)人員往往隻能(neng)給出現場環境(jing)下的校🧑🏽‍🤝‍🧑🏻準結果(guǒ),而無法對校準(zhun)的符合性進行(háng)判斷。
1.電磁流量(liàng)計現場校準符(fu)合性研究的必(bi).要性
　　根據《JJF1094-2002測量(liang)儀器特性評定(ding)》要求,對測量儀(yi)器特性進行符(fú)合性評定時,若(ruò)評定示.值誤差(cha)的不确定度U95與(yǔ)被校🌐測量儀器(qì)最大允許誤差(cha)的絕對值MPEV滿足(zu)關系⁉️U95≤1/3MPEV時,可不3'考(kǎo)慮示值誤差評(ping)定的測量不🌍确(què)定度的影響，是(shi)否合格的判定(dìng)依據如表⭐1所示(shi)。



　　MPEV參照說明書或(huo)出廠檢定,是已(yi)知的值,而示值(zhí)誤差一旦校準(zhǔn)完👈成也可以确(que)定,因此U95的評估(gū)至關重要。目前(qian)而言☀️,校準🐪結果(guo)的不确定度評(ping)估往往僅考慮(lǜ)實驗室環境下(xia)，隻對測量結果(guǒ)的重複性、标準(zhǔn)器示值誤差帶(dài)來的不确定度(du)進行評定,忽略(luè)了現場環境下(xia)電磁流量計安(ān)裝在較差狀态(tài)的管道或現場(chang)❓安裝條件達不(bu)到要求時,其它(ta)💁各種因素帶來(lai)的不确定度影(ying)🏃‍♀️響。
　　對現場檢測(cè)結果如何進行(háng)評估?是一直困(kun)擾着檢🌈測❤️技術(shu)人⁉️員的難題。這(zhe)裏提出研究其(qí)符合性,可以判(pan)斷測量🔞結果是(shì)否在可控範圍(wei)内，校準是否有(you)效。進行符合性(xing)評定的同㊙️時,能(néng)幫助用戶💋理解(jiě)校準結✊果消除(chú)疑慮,亦可有效(xiao)分析出問題所(suo)在,使得使用方(fang)更容易對症下(xia)藥進行整改。
2流(liú)量計原理
2.1電磁(ci)流量計
　　電磁流(liu)量計是應用法(fǎ)拉第電磁感應(yīng)原理,根據:導電(dian)流體通過外加(jia)磁場時感生的(de)電動勢來測量(liàng)導電流體流量(liàng)的一種儀器✌️。體(tǐ)積流量q.與産生(shēng)的電動勢成正(zheng)比,檢測電動勢(shi)信号即可求出(chu)對應流量值。
2.2超(chāo)聲波流計
　　超聲(sheng)波流量計 現場(chang)校準一般使用(yòng)外夾式時差法(fǎ)超聲波流量計(ji)。在規🔞定位置安(an)裝兩個超聲波(bō)換能器相互發(fā)射超聲波信号(hao),使聲波在流體(ti)中傳播,順流方(fang)向聲波傳播速(sù)度會增大,逆流(liu)方向則減小。同(tong)一傳播距離就(jiu)有不同的📞傳播(bō)時間,利用傳播(bō)速度之差與被(bei)測流✍️體流速之(zhi)關✌️系求取流速(su)⭐，再根據流體截(jié)面積計算🐪出體(tǐ)積流量。
3符合性(xìng)評定來源和影(ying)響因素
　　雖然标(biāo)準器與被檢儀(yí)表在同一個管(guǎn)道中，介質的物(wù)😍理💁性質、環境條(tiao)件和安裝位置(zhi)基本相同,但同(tóng)樣的因🏒素對💘不(bu)同種類的流量(liang)計影響卻不一(yī)樣。這就決定了(le)兩個精度相近(jin)的流量計在相(xiàng)同條件下測量(liang)結果可能相差(cha)很大，這些會🚶‍♀️導(dǎo)緻校準👅結果偏(piān)移的因素就是(shi)符合性評定✌️的(de)來源。
3.1必須符合(hé)的因素
3.1.1是否滿(mǎn)管的影響
　　電磁(ci)流量計和超聲(shēng)波流量計都屬(shǔ)于速度式流量(liang)計,測量得到🏒的(de)是管道内的平(ping)均流速,再根據(ju)管道💃🏻截面積計(ji)算出流量👉值。然(ran)而當管道内流(liu)體不是滿管狀(zhuang)态時,實際流體(tǐ)截🤟面積小✌️于滿(mǎn)管時的流體截(jie)面積,測量的結(jie)果就會偏離很(hěn)大。所以測量前(qián)一定要确認流(liú)體⭐是否處于滿(mǎn)管流動狀态,對(duì)于非滿管🌍的管(guǎn)道,無法進行有(you)效的校準測量(liàng)。
3.1.2安裝位置的影(ying)響
　　在流量計安(ān)裝位置的下遊(yóu)應有一定的背(bèi)壓,才能确保流(liú)體充滿管道。一(yi)般的安裝位置(zhì)有四種:高位⁉️水(shuǐ)平安裝、低位水(shui)平安裝、垂直向(xiang)下安裝和垂直(zhi)向🍓上安裝。如圖(tu)1所示,其中💰高位(wèi)水平安裝和垂(chuí)直向下安裝極(ji)容🐪易導緻流體(ti)非滿管❤️的情況(kuàng),隻❤️允許垂直⁉️向(xiang)上安裝和低位(wei)水平安裝。

3.2需要(yao)附加進行評定(dìng)的因素
3.2.1前後直(zhí)管段的影響
　　流(liu)量計保證儀表(biǎo)安裝前後有一(yī)定長度的直管(guan)段,以确保流體(ti)到達被檢儀表(biǎo)時管道截面流(liu)速軸對稱分布(bù)。對于電磁流📐量(liang)計,當流體流速(su)分布不均勻時(shi),每個流動質點(dian)相對于電極幾(ji)何位置的不同(tóng),對電極所産生(shēng)的感應電動勢(shi)的㊙️大小也不同(tóng),測量結果就會(hui)有偏差。
　　超聲波(bo)流量計對直管(guan)段要求相比于(yú)電磁流量計更(geng)⚽加苛刻,當流體(tǐ)不穩定時,對聲(shēng)波傳播速度和(hé)方向影響很大(da)。在前後直管段(duan)相同的情況下(xia)，兩種流量計的(de)🔱測量誤差也不(bú)一樣。
3.2.2介質的影(yǐng)響
　　當介質爲含(han)有雜質的污水(shui)時,會有化學、生(shēng)物、物理污染物(wù)的影🔴響。對于電(diàn)磁流量計,-些沉(chen)澱物會附着💰在(zai)電磁流量計電(diàn)極表面,常常引(yin)起零點變動,故(gù)必須确認⛱️是否(fou)周期性清💛理,未(wèi)定期清理🤟的電(diàn)磁流量計會帶(dai)有附加誤差。
　　污(wu)水流動過程中(zhong)比淨水更容易(yì)産生氣泡，污水(shui)中的固體顆粒(li)、生物因子、氣泡(pào)會嚴重阻礙超(chao)聲波的傳播和(hé)信号接收,對超(chāo)聲波流量計的(de)測量精度影響(xiang)是非常嚴重的(de)。
3.2.3漸擴管和漸縮(suo)管的影響
　　當管(guan)道設計與電磁(ci)流量計口徑選(xuǎn)型不符時,常常(cháng)使用漸變管♌進(jìn)行變徑。根據試(shi)驗研究,角度小(xiao)于15°、直✊管段距離(li)🔞大于5D(D爲管道直(zhí)徑)的漸擴管和(hé)漸縮管對流體(tǐ)狀态幾乎沒有(yǒu)影響;而角度大(dà)于㊙️15或直管段距(jù)☀️離小于5D時☁️,應當(dang)考慮漸擴管和(hé)漸縮管對測量(liang)結果的影響。
3.2.4管(guǎn)道狀态的影響(xiǎng)
　　管道的缺陷一(yī)般包括:管道外(wài)部起鏽或附着(zhe)污泥☁️,導緻外徑(jìng)測量偏大;管道(dào)類型爲卷鋼,有(you)焊接痕迹👄突起(qi),導緻外徑測量(liàng)偏大;管道老化(hua)内部有鏽層，導(dǎo)緻内徑實際值(zhi)偏小，流量随之(zhī)🙇‍♀️偏小。
　　電磁流量(liàng)計與超聲波流(liu)量計流量計算(suàn)原理同爲✊流體(ti)平🈲均📐流速乘以(yǐ)流體截面積，因(yīn)此内徑偏差導(dǎo)緻的⭐流體截面(mian)積誤差會對兩(liang)種流量計造成(cheng)影響。超聲波流(liú)量計安裝時需(xu)要測☔量管道外(wai)徑,壁厚的測量(liàng)隻在🏃打磨處進(jìn)行,因爲内徑=外(wai)徑-壁厚,此時要(yao)🈚考慮外徑測量(liang)偏大的影響。
3.2.5超(chāo)聲波流量計換(huàn)能器安裝距離(li)的影響
　　參考文(wen)獻中的試驗結(jie)果,超聲波流量(liàng)計換能器安裝(zhuāng)距離的偏差也(yě)會導緻測量結(jié)果有誤差。當傳(chuán)感器之間的安(an)裝😍距離的相對(duì)誤差爲4.7%時,流量(liang)相對誤差爲10.7%;管(guǎn)🤞道内徑⭕相對誤(wu)差爲-3.3%時,流量相(xiàng)對誤差爲-5.5%。因此(ci)安裝距離對于(yú)超聲波流量計(jì)的影響是非常(chang)大的。須根據有(you)無換能器安裝(zhuang)标尺,現場操作(zuo)等因素評估誤(wu)差。
3.2.6其它因素影(yǐng)響
　　測量過程中(zhōng)還有其它因素(sù)會導緻測量結(jié)果的失準,如♊:電(dian)磁流量計周圍(wéi)磁場影響、電磁(cí)流量計遠傳線(xiàn)路過長對信号(hao)影響、噪音對超(chao)聲波流量計的(de)聲波影響、流量(liang)計離泵過近(小(xiao)于30D距離)帶來的(de)流場不❤️均勻的(de)影響等。這些👅都(dou)是無法現場量(liàng)化的誤差來📧源(yuan),應盡量避免，消(xiāo)除産生誤差的(de)可能♉性。
4評估與(yu)計算
　　用戶關心(xīn)的是現場環境(jìng)下流量的測量(liang)是否準确。由🙇‍♀️于(yu)缺乏專業性,用(yòng)戶會認爲校準(zhǔn)結果中的示值(zhi)誤差就應該代(dai)表流量測⚽量時(shí)流量計的準确(què)性,經常對證書(shū)給出的不确定(dìng)度置之不理。
　　除(chú)了前文提到的(de)測量結果的重(zhong)複性、标準器示(shi)值誤差引🥵起的(de)不确定度u1、u2,引入(ru)各種幹擾因子(zǐ)的不确定度分(fen)量應附加到校(xiào)準結果中,根據(ju)需要附加進行(hang)評定的因素,有(yǒu)u3、u4、u5、u6等。得到:

5結論
　　最(zuì)後評估的U95根據(jù)現場環境與測(ce)量過程一般在(zài)1.0%~4.0%之間🐪。當|0|≤MPEV+Uqs時,校準(zhun)🌂符合性判斷不(bú)合格;當MPEV-U95≤|O|≤MPEV+U95時,根據(ju)《JJF1094--2002測量儀器特性(xing)評定》定☂️義,校準(zhǔn)符合性結果屬(shu)于待定。即可以(yi)通過采用精度(du)更高的測量💜标(biao)準、改善環境條(tiao)件☎️、增加測量次(cì)數和改變測量(liàng)方法等措施,以(yǐ)降低測量不确(què)定度評定。然而(er)限制于校準方(fāng)法的困乏、标準(zhun)器精度的局限(xiàn)、現場環境的🌐客(kè)觀存在,不确定(dìng)度的評定始終(zhong)無法達到U95≤1/3MPEV的程(chéng)度,測量誤差也(yě)基本不可能滿(man)足|Δ|≤MPEV-U95,那麽對電🏃磁(cí)流量計的校準(zhǔn)💃符合性研究結(jié)果隻能🛀停留在(zai)待定與不合格(ge)之間。

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