摘要:分體(ti)式标準孔闆流量(liang)計 在流量計量領(lǐng)域應用廣泛,幾何(he)檢測法主要針對(duì)差壓式流量計 中(zhōng)标準孔闆本身的(de)幾何參數;系數檢(jiǎn)測法主要的測定(ding)。分體式标準孔闆(pan)流量計由一次裝(zhuang)置和二次裝置以(yi)相互獨立的形式(shi)組成，故現行的三(san)種檢測方法均不(bú)能完全适用于分(fèn)體式标準孔闆流(liú)量計的檢定或校(xiào)準。在日常工作實(shi)踐與分體式标準(zhǔn)孔闆流量計的特(tè)點基礎上,進行了(le)适用于分體式标(biao)準孔闆流量計的(de)校準方法，形成以(yi)單項校準與成套(tao)校準相結合校準(zhun)方法，該校準方法(fa)更符合分體式标(biao)準孔闆流量計的(de)使用與結構特點(diǎn),保障分體式标準(zhun)孔闆流量計的準(zhun)确溯源。
0引言
　　分體(ti)式标準孔闆流量(liàng)計由一次裝置和(he)二次裝置兩部分(fen)組成,其中一次裝(zhuāng)置由标準孔闆、取(qǔ)壓裝置和前後測(cè)量管以相互獨立(lì)的形式組成，二次(ci)裝置由 差壓變送(song)器 、 壓力變送器 、溫(wēn)度傳感器(或 溫度(dù)變送器 )和流量積(ji)算單元以相互獨(dú)立的形式組成。其(qí)測.量原理爲:以标(biāo)準孔闆安裝在充(chong)滿流體的管線中(zhōng)爲依據,裝入标準(zhǔn)孔闆後，流體流過(guò)孔闆，在孔闆的上(shàng)遊側和下遊側之(zhi)間産生一個靜壓(yā)差，利用該壓差與(yǔ)流量的關系，可以(yi)确定管道流體的(de)流量(質量流量或(huo)體積流量)。分體式(shi)标準孔闆流量計(jì)以其優越的計量(liang)性能，在能源、化工(gōng)等領域得到了廣(guǎng)泛的應用，其組成(cheng)如圖1所示。
 
　　分體(ti)式标準孔闆流量(liang)計結構簡單、牢固(gu)、性能穩定可靠、使(shi)用期限長、價格低(dī)廉，應用範圍特别(bié)廣泛，在封閉管道(dào)的流量測量中适(shi)用于各種場景。如(rú),在流體方面:适用(yong)于單相、多相、潔淨(jing)、髒污或粘性流體(tǐ)等;工作狀态方面(miàn):适用于常壓、高壓(ya)、真空、常溫、高溫、低(dī)溫等工況環境等(deng);管徑方面:适用于(yú)從幾mm到幾m的管道(dào);流動條件方面:适(shi)用于亞音速、音速(sù)、脈動流等流體流(liu)動狀态。其在各工(gong)業測量現場的用(yòng)量約占流量計總(zǒng)用量的1/4~1/3。
　　分體式标(biao)準孔闆流量計如(ru)此大的應用體量(liang),使其校準的需求(qiú)量非常巨大，其檢(jian)測數據的要求越(yuè)來越高。目前國内(nèi)對分體式标準孔(kong)闆流量計的檢定(dìng)或校準工作一“直(zhí)參考JJG640-2016《差壓式流量(liang)計》開展,其提供的(de)三種檢測方法,即(jí)幾何檢測法、系數(shù)檢測法和示值誤(wù)差檢測法，其針對(duì)的測量對象各自(zi)不同:幾何檢測法(fa)主要針對差壓式(shì)流量計中标準孔(kǒng)闆本身的幾何參(can)數;系數檢測法主(zhǔ)要針對差壓式流(liu)量計的節流裝置(zhì),即前述的一.次裝(zhuāng)置;示值誤差檢測(cè)法主要針對一體(ti)式差壓流量計進(jìn)行流量計示值誤(wù)差的測定。
　　而分體(ti)式标準孔闆流量(liàng)計由一次裝置(由(yóu)标準孔闆、取壓裝(zhuāng)置和前後測量管(guǎn)組成)和二次裝置(zhi)以相互獨立的形(xíng)式組成，與JJG640規程所(suǒ)述三種檢測方法(fǎ)适用對象并不完(wan)全相符，故該文針(zhen)對分體式标準孔(kǒng)闆流量計的結構(gòu)特點，探究了适用(yòng)于分體式标準孔(kǒng)闆流量計的校準(zhǔn)方法，該方法将不(bú)僅關注分體式标(biāo)準孔闆流量計各(gè)組成部分的檢定(dìng)校準，還關.注各部(bù)分組成整套流量(liang)計後的整體校準(zhǔn)，更符合分體式流(liú)量計的結構特點(dian)和校準操作。
1校準(zhǔn)準備工作
　　在分體(ti)式标準孔闆流量(liàng)計的校準方法探(tan)究中，結合工作現(xiàn)場的實際情況，分(fèn)體式标準孔闆流(liú)量計的校準工作(zuò)分三步進行。第一(yi)步,标準孔闆檢定(dìng)/校準及安裝确認(ren);第二步,配套二次(cì)裝置各組成單元(yuan)的單項校準;第三(san)步，成套校準。在校(xiao)準前需要對分體(tǐ)式标準孔闆流量(liang)計的要求、校準環(huán)境及标準設備探(tàn)讨說明。
1.1技術要求(qiú)
　　分體式差壓流量(liang)計中，标準孔闆應(yīng)有設計計算書、首(shou)檢證書(或測試報(bào)告)、安裝使用說明(ming)書等技術文件,周(zhou)期檢定/校準的流(liú)量計還應有前次(ci)檢測/校準的檢測(ce)報告/校準證書;所(suo)配流量積算單元(yuan)應有首檢證書(或(huo)測試報告)、參數設(shè)置清單、使用說明(míng)書等技術文件，周(zhou)期檢定/校準的流(liu)量計還應有前次(ci)檢測/校準的檢測(cè)報告/校準證書;所(suo)配壓力變送器、差(chà)壓變送器、溫度變(bian)送器應有首檢證(zhèng)書(或測試報.告)、使(shi)用說明書等技術(shù)文件,周期檢定/校(xiào)準的流量計還應(ying)有前次校準的校(xiao)準證書。
1.2校準條件(jian)
1.2.1環境條件
溫度:(5~40)℃;
大(da)氣壓力:(86~106)kPa;
相對濕度(du):(45~75)%RH。
1.2.2标準孔闆
　　标準孔(kǒng)闆有檢定證書(幾(jǐ)何檢定、流出系數(shu)檢定/校準)且在JJG640-2016中(zhong)7.5規定的檢定周期(qī)内或具備現場進(jin)行幾何檢定的條(tiao)件。
1.2.3标準孔闆的安(an)裝
　　前後直管段符(fu)合GB/T2624.2-2006中6.2規定的最短(duan)要求;管道圓度與(yǔ)圓柱度符合GB/T2624.2-2006中6.4規(gui)定的要求;一次裝(zhuang)置和夾持環的位(wèi)置符合GB/T2624.2-2006中6.5規定的(de)要求;差壓取壓口(kǒu)符合GB/T2624.2-2006中5.2規定的要(yao)求;管道内徑、直徑(jìng)比、雷諾數的範圍(wéi)及管道粗糙度符(fu)合GB/T2624.2-2006中5.3.1規定的使用(yòng)限制要求，可壓縮(suo)流體還應P2/P1≥0.75。
若測量(liàng)介質爲天然氣,标(biāo)準孔闆的安裝應(ying)滿足GB/T21446-2008《用标準孔闆(pǎn)流量計測量天然(rán)氣流量》的要求。
1.2.4導(dǎo)壓管
　　導壓管的敷(fū)設有利于差壓信(xìn)号準确傳導且取(qu)壓閥、平衡閥處于(yú)正确的開/關狀态(tai)。
1.3校準設備
1.3.1壓力标(biāo)準器(壓力校驗儀(yi))
　　壓力發生範圍:能(neng)覆蓋被校準壓力(lì)送器量程或實際(ji)壓力測量範圍;控(kong)制穩定性:<0.005%FS;目标壓(yā)力穩定持續時間(jian):>5min。
1.3.2溫度标準器(恒溫(wēn)槽或溫度校驗儀(yí))
溫度發生範圍:能(neng)覆蓋被校準溫度(dù)送器/溫度傳.感器(qi)實際溫度測量範(fan)圍;準确度:≤±0.5C;顯示分(fèn)辨率:0.01℃;溫場波動:±0.03℃/15分(fèn)鍾;水平溫場:±0.05℃;垂直(zhi)溫場:≤0.5℃。
1.3.3差壓标準器(qi)(差壓校驗儀)
　　差壓(ya)發生範圍:能覆蓋(gài)被校準差壓送器(qì)量程或實際差壓(yā)測量範圍;控制穩(wěn)定性:<0.005%FS;目标壓力穩(wěn)定持續時間:>5min;控制(zhi)響應時間:<30s。
1.3.4标準電(dian)阻箱
　　量程:0~400.000Ω;分辨率(lü):10mΩ;準确度:不低于0.02%RD+0.02Ω。
1.3.5直(zhí)流信号源
　　可輸出(chu)三路DC(0~20)mA連續可調信(xìn)号;量程:0~22.0000mA;分辨率:1μA;準(zhǔn)确度:不低于0.02%RD+1μA;穩定(ding)度:0.05%12h。
2校準項目與校(xiào)準方法
2.1校準項目(mu)
　　校準項目見表2,分(fèn)體式标準孔闆流(liú)量計單次校準應(ying)包括單項校準和(hé)成套校準兩項。
 
2.2校(xiao)準方法
2.2.1标準孔闆(pan)檢定/校準及安裝(zhuang)确認
(1)标準孔闆現(xian)場檢定校準
　　若标(biāo)準孔闆有有效溯(sù)源證書,且是幾何(hé)檢測法溯源證書(shu)，則可依據JJG640-2016《差壓式(shì)流量計》5.1條評估标(biao)準孔闆引入的标(biao)準不确定度分量(liang)，依據附錄B計算标(biao)準孔闆流出系數(shu);
　　若标準孔闆有有(you)效溯源證書,且是(shì)系數檢測法溯源(yuán)證書,則可依據溯(sù)源證書的結果評(píng)估标準孔闆引入(rù)的标準不确定度(du)分量及計算流出(chū)系數;
　　若标準孔闆(pǎn)無有效溯源證書(shū)，且幾何檢測法可(kě)以滿足其不确定(ding)度要求，則可參照(zhao)JJG640-2016《差壓式流量計》7.1條(tiáo)對其進行現場校(xiào)準。
　　标準孔闆流量(liang)計中适用的标準(zhǔn)孔闆，在實際使用(yong)時.應根據實際使(shi)用溫度t對标準孔(kǒng)闆喉部直徑d,進行(hang)修正使用。
　　若标準(zhǔn)孔闆無有效的溯(sù)源證書，且幾何檢(jiǎn)測法不能滿足其(qí)不确定度要求，則(ze)可參照JJG640-2016《差壓式流(liu)量計》7.2條對其進行(hang)系數校準,校準結(jie)果應給出标準節(jiē)流件流出系數計(jì)算公式及标準不(bu)确.定度。
(2)技術文件(jian)核驗
　　核驗檢定/校(xiào)準證書的标準孔(kong)闆各項參數與待(dai)校準流量計标準(zhǔn)孔闆是否一緻且(qie)在規定的有效期(qī)内。
核驗檢定/校準(zhǔn)證書給出的測試(shì)數據(如開孔.徑或(huo)流出系數等)是否(fou)符合設計計算書(shū)、GB/T2624(或GB/T21446)及JJG640相關規定。核(hé)驗設計計算書給(gei)出的流量範圍是(shì)否能涵蓋實際流(liu)量測量範圍。
　　核驗(yan)設計的差壓量程(chéng)是否能涵蓋實際(ji)或設計流量範圍(wei)相對應的差壓測(cè)量範圍(依據設計(ji)書給出的标準孔(kǒng)闆設計參數與用(yong)戶提供的實際溫(wen)度、壓力核算實際(jì)或設計流量範圍(wéi)相對應的差壓測(cè)量範圍，當實際或(huò)設計流量範圍相(xiang)對應的差壓測量(liàng)範圍大于差壓設(she)計量程或低于差(cha)壓設計量程的1/2,應(yīng)按實際或設計流(liú)量範圍相對應的(de)差壓測量範圍調(diao)整差壓量程。)
　　核驗(yàn)參數設置清單中(zhōng)的溫度、壓力量程(chéng)是否與溫度、壓力(li)變送器設置一緻(zhi)且能涵蓋實際測(cè)量範圍。核驗設計(ji)計算書及參數設(shè)置清單中其它參(cān)數與實際工作條(tiáo)件是否一緻(被校(xiào)準節流式流量計(jì)參數設置清單一(yi)般包括:标準節流(liú)件型式、被測介質(zhì)類型、流量計算方(fāng)法/标準、物性值計(ji)算方法/标準、管道(dao)材質、管道内徑、節(jie)流件材質、節流件(jiàn)開孔徑、溫度量程(chéng)上下限、壓力量程(cheng)上下限、差壓量程(chéng)上下限、瞬時流量(liang)單位、累積流量單(dān)位及設計溫度、設(she)計壓力、設計最大(dà)流量等内容。)
(3)安裝(zhuāng)使用條件核驗
　　現(xiàn)場核驗标準節流(liú)裝置安裝方式(水(shuǐ)平或垂.直)、前後直(zhi)管段長度、與工藝(yi)管道的同心度、差(chà)壓管路的引出與(yu)敷設方式、法蘭與(yu)夾持環的位置等(deng),核驗其是否符合(he)GB/T2624-2006(若測量介質爲天(tian)然氣,應滿足GB/T21446-2008的要(yao)求)與JJG640-
2016的規定要求(qiú)。
2.2.2單項校準
(1)溫度變(biàn)送器檢定/校準
　　在(zài)确認被校準溫度(du)變送器量程與參(cān)數設置清單中溫(wēn)度量程上下限--緻(zhi)後，使用溫度标準(zhǔn)器(恒溫槽或溫度(dù)校驗儀)按照JJF1183-2007溫度(du)變送器校準規範(fan)進行。
(2)差壓變送器(qi)檢定/校準
　　在确認(ren)被校準差壓變送(sòng)器量程與參數設(shè)置清單中差壓量(liang)程上下限一緻後(hòu),使用壓力标準器(qi)(壓力校驗儀)按照(zhào)JJG882-2019壓力變送器檢定(dìng)規程進行。
(3)壓力變(bian)送器.
　　在确認被校(xiao)準壓力變送器量(liang)程與參數設置清(qīng)單中壓力量程上(shàng)下限一緻後，使用(yòng)壓力标準器(壓力(lì)校驗儀)按照JJG882-2019壓力(li)變送器檢定規程(cheng)進行。
(4)流量積算儀(yi)
　　在确認被檢測/校(xiao)準流量積算單元(yuan)中的設置參數與(yu)參數設置清單對(dui)應參數一緻後,按(àn)照JJC1003-2016中7.3.2的規定進行(hang)。
(4)流量積算儀
　　在确(què)認被檢測/校準流(liu)量積算單元中的(de)設置參數與參數(shu)設置清單對應參(can)數--緻後，按照JJC1003一2016中(zhong)7.3.2的規定進行。
　　檢測(cè)/校準前按下圖連(lián)接好線,通常被檢(jiǎn)儀表通電預熱10min。如(rú)産品說明書對預(yu)熱時間另有規定(ding)的，則按說明書規(gui)定的時間預熱
 
①瞬(shun)時流量校準
　　校準(zhun)點取下限流量所(suǒ)對應的差壓值和(he).上限流量25%、50%、75%、100%所對應(ying)的差壓值附近，以(yi)上校準點是在設(shè)計狀态下;對于具(jù)有壓力、溫度補償(cháng)功能的，另外應在(zai)壓力不變，溫度在(zai)設計範圍内任取(qu)兩點，溫度不變,壓(ya)力在設計範圍内(nèi)任取兩點,流量爲(wèi)最大情況下分别(bie)進行校準。
　　按選取(qu)校準點，流量積算(suan)單元做一次測量(liàng)。按下式計算每個(gè)檢測/校準點的相(xiang)對誤差。
 
　　式中:Ei爲第(di)i檢測/校準點的相(xiang)對誤差;qi爲第i檢測(cè)/校準點積算單元(yuán)的示值;qsi爲第i檢測(cè)/校準點的瞬時流(liu)量的理論計算值(zhí)。
　　其中，qsi的計算應根(gēn)據标準孔闆的參(cān)數及被測介質在(zai)校準點的操作條(tiao)件，依據國家有關(guan)标準和計量檢定(ding)規程進行計算(或(huò)使用通過法定計(ji)量檢定單位認證(zheng)的計算軟件進行(hang)計算)。介質物性值(zhí)計算應符合JJG1003-2016附錄(lu)A.2的規定。
②補償參量(liàng)校準
　　試驗點取零(ling)點、0.25Amax、0.5Amax、0.75Amax、Ama。其中，Amx爲模拟輸(shu)入信号的上限值(zhí)。對于溫度信号采(cǎi)用熱電阻和熱電(diàn)偶的.Amax取設計任務(wù)書溫度上限。
　　按選(xuǎn)取校準點，流量積(jī)算單元作一次測(cè)量。按下式計算每(měi)個校準點誤差。
 
　　式(shi)中:EAi爲第i校準點的(de)誤差;Ai爲第i校準點(diǎn)流量積算單元的(de)示值;A.爲第i校準點(diǎn)輸入信号對，應的(de)理論計算值;Amax.爲輸(shū)入信号上限對應(ying)的理論計算值。
2.2.3成(chéng)套校準
　　在确認被(bèi)校準的分體式标(biāo)準孔闆流量計的(de)變送器及流量積(jī)算單元中的設置(zhì)與參數設置清單(dān)對應參.數一緻後(hou),參照JJG1003-2016中7.3.2.1的相關規(guī)定進行。
　　二次裝置(zhi)保持實際工作連(lián)接狀态，将溫度傳(chuán)感器放入溫度标(biao)準器(恒溫槽等)中(zhong),壓力變送器與壓(ya)力标準器(壓力校(xiao)驗儀)連接,差壓變(bian)送器與差壓标準(zhǔn)器(差壓校驗儀)連(lian)接,通電預熱10min。
(1)瞬時(shí)流量檢測/校準
　　校(xiao)準點取下限流量(liang)所對應的差壓值(zhí)和上限流量25%、50%、75%、100%所對(dui)應的差壓值附近(jin)，以上校準點是在(zai)設計狀态下;對于(yu)具有壓力、溫度補(bu)償功能的，另外應(ying)在壓力不變，溫度(dù)在設計範圍内任(ren)取兩點,溫度不變(biàn),壓力在設計範圍(wéi)内任取兩點，流量(liang)爲最大情況下分(fèn)别進行校準。
　　按選(xuǎn)取校準點，做一次(cì)測量。按下式計算(suan)每個流量點的誤(wù)差。
 
　　式中:Ei爲第i校準(zhun)點的相對誤差;qi爲(wèi)第i校準點二次裝(zhuang)置的示值;qsi爲第i校(xiào)準點的瞬時流量(liàng)的理論計算值。
　　其(qí)中，qsi的計算應根據(ju)标準節流件的型(xing)式及被測介質在(zài)檢測/校準點的操(cao)作條件,依據國家(jiā)有關标準和計量(liàng)檢定規程進行計(jì)算(或使用通過法(fa)定計量檢定單位(wei)認證的計算軟件(jiàn)進行計算)。介質物(wù)性值計算應符合(hé)JJG1003-2016附錄A.2的規定。
(2)溫度(du)、壓力差壓測量通(tong)道校準
　　試驗點取(qǔ)零點、0.25Amax、0.5Amax、0.75....max、Amax、Amax。其中,Amax分别爲(wei)溫度、壓力、差壓變(bian)送器上限值。
按選(xuan)取校準點，作一次(cì)測量。按下式計算(suan)每個校準點誤差(cha)。
 
　　式中:Ei爲第i校準點(diǎn)的誤差;Ai爲第i校準(zhun)點二次裝置的示(shi)值;A爲第i校準點輸(shu)入的标準信号(溫(wen)度、壓力、差壓)值;Amax爲(wei)輸入的标準信号(hao)(溫.度、壓力、差壓).上(shang)限值。
3結論與展望(wang)
　　在大量現場工作(zuò)與工程實際的基(ji)礎上對分體式标(biāo)準孔闆流量計的(de)校準方法,即針對(dui)分體式标準孔闆(pǎn)流量計的構成特(tè)點，采用單項校準(zhun)與成套校準相結(jié)合校準方式，解決(jue)了規程中規定的(de)三種方法無法完(wán)全解決分體式标(biāo)準孔闆流量計實(shi)際校準的問題,形(xíng)成了更爲合理的(de)分體式标準孔闆(pǎn)流量計的校準方(fāng)法提高了其校準(zhǔn)工作的效率。在該(gai)文确定了校準方(fāng)法之後,下一步将(jiāng)對此校準方法的(de)不确定度進行分(fen)析，并在工作中對(dui)此方法進行檢驗(yàn)，對其實用性和合(he)理性進一步驗證(zheng)。

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