電磁流量(liang)計 以其安(ān)裝方便、正(zheng)确率高等(děng)優點在自(zì)來水、熱水(shui)熱能貿易(yi)結算📞中被(bèi)廣泛應用(yòng),并被要求(qiu)進行定期(qī)的計量檢(jiǎn)定。在我📞國(guo),0.5級以下🔞電(diàn)磁流量計(ji)的檢定周(zhou)期💋爲兩年(nián)。事實上,許(xǔ)多 大口徑(jing)電磁流量(liang)計 (一般爲(wei)DN400mm以上)由于(yu)拆裝、運輸(shu)和生産等(deng)問題,無法(fa)實現✔️定期(qi)💔離線🥵檢定(dìng),造成計量(liang)失控,引發(fa)諸多貿易(yì)糾紛。因🐆此(ci)，需❄️要建💜立(li)-套♍能夠對(duì)電磁流量(liàng)計進行在(zai)線檢定或(huo)💋校準的😘方(fang)法，在保證(zheng)有效溯源(yuán)性的前提(tí)下,實現對(duì)電磁流量(liang)計的量值(zhi)溯源，從而(er)實♌現對現(xian)場電磁流(liú)量計的在(zai)線計量檢(jian)定。或最低(dī)限度提供(gòng)一✊種手段(duàn)，能夠對在(zài)線電磁流(liú)量計進行(háng)期間核🐪查(chá),在一定不(bú)确定度範(fan)⛷️圍内對在(zài)線電磁流(liu)量計的計(jì)量特性進(jin)行确認，達(da)到🌍延長電(diàn)磁流量計(jì)離線檢定(ding)周期的目(mù)的。
一、研究(jiu)背景
　　根據(ju)上述存在(zai)的問題，有(yǒu)關專家也(yě)提出過多(duo)種在線檢(jian)定或💰校準(zhun)方案,歸納(nà)起來,其主(zhu)流方案主(zhu)要有兩種(zhong):一種是勵(lì)磁線圈檢(jian)查法,即在(zài)傳感器安(ān)裝勵🚩磁線(xian)圈☀️的腔體(ti)内置一标(biāo)準線圈,标(biāo)準線圈的(de)銅電🤟阻與(yǔ)勵磁🎯線圈(quān)的 銅電阻(zǔ) 相近,通過(guo)外圍電路(lu)控制實現(xiàn)标準線圈(quān)和勵磁線(xiàn)圈産😘生的(de)🐉信号進行(háng)比較,以檢(jiǎn)查勵磁線(xian)圈當前産(chan)生的🚶‍♀️信号(hao)與原來産(chǎn)生信号的(de)一緻性,從(cóng)而确定電(diàn)磁流量計(jì)的計量特(te)性是否發(fa)生變化,這(zhe)種方法又(yòu)稱爲電磁(cí)流量計的(de)“幹标”方法(fa);另一種方(fāng)法是非接(jiē)觸測量法(fǎ),即💚利用外(wài)夾式超聲(sheng)波流量🍉計(jì)夾持在被(bèi)🐪測流量計(ji)管道上，通(tong)過比對兩(liǎng)台流量計(ji)的流量來(lai)🈲确定被檢(jiǎn)流量計的(de)計量特性(xìng)。
　　應該說上(shang)述兩種方(fāng)法理論上(shàng)都有其合(he)理性,但存(cún)在🍓方法設(she)💚計.上的缺(quē)陷，無法保(bao)證量值溯(sù)源性和可(ke)靠性,因此(cǐ),無法☔得到(dào)法律層面(mian)上的認可(ke)。首先,第一(yī)✨種方法，由(yóu)于标準線(xian)圈是直接(jie)設計到流(liu)量計表體(ti)中的，我們(men)無法對其(qí)電阻等指(zhi)标的性能(néng)進行定期(qī)的量值溯(sù)源，無法判(pan)斷一段時(shi)間後标準(zhǔn)線圈的計(jì)🙇🏻量性能是(shi)否發生變(biàn)化,所以,用(yòng)其作爲計(ji)量傳遞的(de)标準顯然(rán)有缺陷。
第(di)二種方法(fǎ),時差法 外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(ji) 的優點在(zài)于可以定(ding)期對 超聲(shēng)波流量計(ji) 進行檢定(ding)。超聲波流(liú)量計測量(liang)流量的原(yuan)理是根據(ju)速度🤩面積(ji)法求得流(liu)量qʋ的，其公(gōng)示爲
qʋ=`VA(1)
式中(zhōng):`V一管道内(nei)流體截面(miàn)上平均流(liu)速;A一流體(tǐ)流經管道(dao)🏃‍♂️的截面積(jī)。
　　從式(1)中可(kě)以看到，要(yào)得到正确(que)的流量,必(bì)須得到正(zheng)确的管道(dao)平均流速(su)和截面積(jī)。其中，時差(chà)法超聲波(bō)流量🏃🏻‍♂️計測(cè)量流速可(ke)📱以得到滿(man)意的結果(guǒ)但是,現場(chang)管道由于(yú)未經🔆特别(bié)加㊙️工很難(nan)确定管道(dao)的截面積(jī)。因此，無法(fǎ)控制外夾(jia)式超聲波(bō)流量計現(xian)場測量精(jīng)度,通常外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(ji)的測量相(xiang)對示值誤(wù)差能達到(dào)1%~5%,正确率較(jiào)低,已失去(qù)對現場電(diàn)磁流🐕量計(jì)進行比對(duì)的意義。
二(er)、方案的提(ti)出和分析(xi)
　　比較上述(shù)兩種方案(àn)，從理論上(shang)來講都是(shì)可行的。但(dàn)第二種方(fang)法更容易(yi)實現量值(zhí)的溯源和(he)檢定中不(bu)确定度分(fen)量的控制(zhi)。隻要在量(liàng)值傳遞過(guò)程中将流(liu)量測量可(ke)能引入的(de)不确定度(du)❓分量控制(zhi)在可允許(xǔ)的範圍内(nei),就可以實(shi)現對現場(chǎng)電磁流量(liang)計正确的(de)✉️流量賦值(zhí)。
1.外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計工作原(yuán)理和測量(liang)不确定度(du)分量分析(xī)
　　時差法超(chao)聲波流量(liàng)計是以超(chao)聲波在流(liu)體内順逆(nì)兩個傳播(bō)方向,利用(yòng)傳播時間(jian)差與流體(ti)流速之間(jian)❄️的關系求(qiu)得流體流(liu)🚶量的🔴,工作(zuò)原理如圖(tu)1所示。
 
　　根據(ju)聲波在順(shun)逆兩個方(fāng)向傳播的(de)時間差可(kě)得到該傳(chuan)播方向.上(shàng)的流體線(xian)平均流速(su)(V):
 
　　式中::C一聲(shēng)速;L一聲波(bo)傳播距離(lí);0一聲道夾(jia)角;t1、t2--聲波順(shun)逆向傳🐕播(bo)時間。
根據(ju)比爾蓋兒(er)法計算出(chu)面流速V:
 
　　式(shi)中:K--補償系(xi)數(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷諾(nuo)數),在--定雷(lei)諾數範圍(wéi)内可視爲(wei)常🤩數♋,在使(shi)用中可以(yi)通過水流(liú)量标準裝(zhuāng)置标定給(gěi)出💋。
　　根據_上(shang)述公式,可(ke)得流量計(jì)算公式爲(wèi)
 
式中:d-管道(dào)直徑。
　　從式(shi)(4)中可以看(kan)到,h以和超(chāo)聲波流量(liàng)計所使用(yong)的時基精(jing)度相關,作(zuò)爲用于量(liàng)值傳遞的(de)标準表,流(liú)量計可選(xuan)取較高精(jing)😄度等🈲級的(de)時基，因此(cǐ),t1、t2測量引入(ru)的不确定(ding)度可以忽(hū)略不計💛。如(ru)果采取相(xiang)應的措施(shī)保證d和L的(de)測量不确(què)定度足夠(gòu)小，直☎️至可(kě)以忽略不(bu)計,則⭐流量(liang)測量的不(bú)确定度僅(jin)和K的标定(dìng)精度相關(guan)。
2.外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計特征尺(chǐ)寸的确定(dìng)
　　爲保證d和(he)L的測量精(jīng)度足夠高(gao)，應在被檢(jian)電磁流量(liang)計的管路(lu)上預裝标(biāo)準管段以(yǐ)安裝外夾(jia)式超聲波(bō)⛷️流量計。由(you)于标☁️準管(guan)段是一個(gè)經過加工(gōng)的直管段(duàn),因此,不會(hui)增加太大(dà)的成本。
　　标(biao)準管段内(nei)徑的加工(gōng)可參照GB/T2624--2006《用(yong)安裝在圓(yuan)形截面管(guan)道中的差(chà)🍉壓裝置測(cè)量滿管流(liú)體流量》中(zhōng)對節流件(jian)上💯遊2D範圍(wéi)内管道🌐内(nei)徑的加工(gōng)要求。加工(gong)後的标準(zhun)管段應分(fen)别在至少(shǎo)3個截面的(de)4個不同方(fang)向進行d值(zhí)測量,加工(gong)偏差應小(xiǎo)于标準規(gui)定。
　　聲波傳(chuán)播距離L的(de)确定主要(yào)是避免每(měi)次測量管(guǎn)道圓👣度😄不(bú)🔅夠、外📧壁腐(fǔ)蝕以及換(huàn)能器和管(guǎn)道間裝夾(jia)間隙不同(tóng),對傳播距(ju)離L的影響(xiǎng)。可在标準(zhun)管段外壁(bì)加‼️工固定(ding)☀️的安裝位(wèi)置并設加(jia)裝❓螺孔,在(zài)加裝換能(neng)器時用扭(niǔ)力扳手緊(jin)固,确保每(měi)次裝夾間(jian)隙的一緻(zhì)性♉。
　　在标準(zhǔn)管段和外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(ji)-起在水流(liu)量标準裝(zhuāng)置.上檢定(ding)後,将标準(zhun)管段預裝(zhuang)在現場管(guǎn)道,并在⭕換(huan)能💔器安🤟裝(zhuāng)位置加裝(zhuāng)防護罩。由(you)于标準管(guan)段結構、加(jia)🥵工要求和(he)使用環境(jing)與文丘裏(lǐ)管有極度(dù)的相似性(xìng),因此,其使(shǐ)用周期可(ke)以采用和(hé)文丘裏管(guǎn)相等的檢(jiǎn)定周期,即(jí)檢定周⛹🏻‍♀️期(qi)爲4年。每年(nián)利用标準(zhǔn)管段和外(wai)夾式超，聲(sheng)流量計對(duì)在線電磁(cí)流量計進(jìn)行核查，如(ru)核🧡查結果(guǒ)滿意則順(shùn)延電磁流(liú)量計的檢(jian)定周期，否(fǒu)則電磁流(liu)量計和标(biao)準管段均(jun1)應離線檢(jian)定🐪。每--個外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(ji)可以和任(ren)意管徑的(de)标準直管(guǎn)段配合并(bìng)擁有該套(tào)配置的k值(zhi)及相應的(de)精度,通過(guo)定期的期(qi)間核查達(da)到延長電(dian)磁流量計(ji)檢定周期(qi)的目的。
三(sān)、标準管段(duan)和外夾式(shi)超聲波流(liú)量計的管(guǎn)理策略
　　需(xu)要對外夾(jiá)式超聲波(bō)流量計及(jí)對應的标(biāo)準管段進(jin)行檢定💃,标(biao)☁️定一定流(liu)量範圍内(nei)各流量點(diǎn)的k值并确(que)定對應的(de)不确定度(du),同時對标(biao)準管段的(de)幾何尺寸(cùn)進行檢定(ding)。進🥰行現場(chang)核查,以🚩JJF1033--2008<計(jì)量标準考(kǎo)核規範》規(guī)定的傳遞(dì)比較法作(zuò)爲判定核(hé)查結果滿(mǎn)意與否🏒的(de)依據。
1.檢定(ding)要求
(1)标準(zhǔn)管段的幾(ji)何尺寸的(de)檢定
　　在标(biao)準管段入(ru)口、出口和(he)中間3個截(jié)面進行内(nei)徑測量,任(ren)何一内徑(jìng)與内徑平(píng)均值之差(chà)應小于内(nèi)徑平均值(zhi)的±0.4%，當所有(you)被測💁内徑(jìng)和内徑平(píng)均值之差(chà)均符合_上(shang)述要求時(shí),則認爲♉滿(mǎn)足要求。
(2)k值(zhí)确定和補(bu)償系數的(de)檢定
　　當标(biāo)準管段和(hé)測量介質(zhì)确定後,每(měi)個流量點(diǎn)下檢定時(shi),式(4)中的L、d、θt1、t2即(ji)可視爲常(cháng)數,根據要(yao)測量流量(liang)點g,的大小(xiao),計算出k值(zhí)并設入與(yu)外夾式超(chao)聲波流量(liang)計配套的(de)流量積算(suan)儀。
　　設定後(hòu)的超聲波(bō)流量計應(ying)成套在水(shui)流量标準(zhǔn)裝置上進(jin)行标定。按(an)以下公式(shi)計算出補(bu)償系數K.,取(qu)各點平均(jun1)值輸入與(yǔ)外🐅夾式超(chāo)聲波流量(liang)計配套的(de)流量積算(suan)儀:
 
式中:qo-水(shuǐ)流量标準(zhǔn)裝置給出(chū)的實際流(liu)量。
　　根據相(xiang)應的檢定(ding)規程對相(xiàng)應的流量(liang)點進行檢(jiǎn)定,并給出(chu)相應🔞的精(jīng)度。這裏僅(jǐn)對每個流(liu)量點的重(zhòng)複性檢定(dìng)給出特💁殊(shu)規定。每個(ge)流量點應(yīng)做不少于(yú)6組試驗,每(měi)組檢定次(ci)數不💛少于(yú)6次。每組試(shì)驗前均應(yīng)按要求将(jiāng)外夾式超(chāo)聲🔅波流量(liang)計重新安(ān)裝。試驗結(jie)束後按式(shì)(6)計算重複(fú)性E,:.
 
　　式中:m一(yi)測量組數(shu);n一每組包(bao)含的測量(liang)次數;K*ij一第(di)j組中第k次(cì)測量結果(guǒ);`K*j一第j組測(ce)量結果的(de)平均值。
計(ji)算結果應(yīng)小于精度(du)的1/2。
2.電磁流(liu)量計現場(chang)核查
　　根據(jù)檢測結果(guǒ)設定對應(ying)的參數,利(li)用現場标(biao)準管段對(dui)現場電🔴磁(ci)流量計進(jìn)行核查試(shì)驗。試驗時(shí)應至少在(zài)使用的流(liu)量範圍内(nèi)取3個流量(liàng)點，每--個流(liu)量點的試(shì)驗結果按(an)式(7)進行㊙️比(bi)對。
 
　　式中:q1一(yi)電磁流量(liang)計示值;q一(yī)外夾式超(chao)聲波流量(liàng)計⭕示值;U一(yi)外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計測量不(bu)确定度;U1一(yi)電磁流量(liang)計标稱測(ce)量💛不确定(dìng)度。
　　試驗結(jié)果如滿足(zu)式(7)的要求(qiú),即認爲結(jie)果滿意,電(diàn)磁流量計(ji)可繼續使(shi)用。電磁流(liu)量計可在(zài)此保證條(tiao)件下使用(yong)4年👅,到期後(hou)應和标準(zhǔn)管段一并(bìng)送檢。
四、結(jie)束語
　　利用(yong)外夾式超(chāo)聲波流量(liang)計對電磁(ci)流量計進(jin)行在線核(he)查來驗證(zhèng)在線電磁(cí)流量計的(de)工作狀況(kuàng),一-定程度(dù)😍上可以延(yan)長電磁流(liú)量計的檢(jian)定周期,在(zai)有限㊙️試驗(yan)次數上證(zheng)明是可😄行(háng)的,但該方(fang)法也存在(zài)一定的局(jú)限性,如外(wài)夾式超聲(shēng)波流量計(ji)發生🌍換能(neng)器損壞，将(jiang)會影響多(duō)個标準管(guan)段的使用(yòng)風險,需要(yao)進一🔞步研(yán)究。

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