摘要：主要討論了采用比對法對液體流量計進(jìn)行在線(xiàn)校準的過(guò)程，分析其在現場(chǎng)使用時(shí)，受工作條件、環(huán)境變化而產(chǎn)生的誤差因素的影響，經(jīng)過(guò)不確定度的分析和現場(chǎng)實(shí)驗數據的驗證，達到滿(mǎn)足現場(chǎng)使用的要求。

 

在石油、化工、水電等工礦部門(mén)，對液態(tài)流體流量的檢測已成為貿易交接和工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要組成部分。而各種檢測流量的電磁、渦輪、差壓、容積和質(zhì)量等流量計都需要將其傳感器安裝在管內，不僅不便于拆卸，而且有的受工況（無(wú)法停車(chē)）和流體性質(zhì)（有毒、有腐蝕性、易爆及帶放射性）的影響根本無(wú)法拆卸。因此，如何對越來(lái)越多的大管徑、大流量的液體流量計進(jìn)行在線(xiàn)校準，成為一個(gè)意義重大亟待解決的問(wèn)題。

 

1 校準方法

 

1.1 校準條件

一般情況下，超聲波換能器的安裝位置應滿(mǎn)足標準管段上游直管段不小于15倍管徑長(cháng)度，下游直管段不小于10倍管徑長(cháng)度。對水泵、半開(kāi)閥門(mén)等嚴重擾流件，應保證前后各30倍管徑長(cháng)度直管段。電磁流量計本體可視為直管段。標準管段及流量計傳感器法蘭密封墊不能阻礙流體。

 

環(huán)境溫度、大氣相對濕度、大氣壓力應符合使用要求，外界磁場(chǎng)、機械振動(dòng)應小到對流量計影響可忽略不計的程度。管道中應充滿(mǎn)水且不含有氣泡。

 

對于200mm以下（含200mm）管道，校準前應對超聲波流量計進(jìn)行零點(diǎn)檢驗設定。

 

1.2 校準操作

 

1.2.1 被檢流量計工作狀態(tài)檢查

根據流量計使用說(shuō)明書(shū)要求，檢查確定流量計是否正常工作。根據流量計檢定**或出廠(chǎng)校驗單，檢查轉換器中影響計量準確度關(guān)鍵參數的輸入是否正確。具備停流條件的管道，檢查流量計的零點(diǎn)流量。

 

1.2.2 超聲波流量計的安裝

超聲波流量計串聯(lián)安裝在流量計上游側或下游側。用量具分別在換能器安裝位置附近的同一截面上大致等角分布測量n次外直徑，或測量n次外周長(cháng)推算出外直徑，其平均值D按式（1）計算。

式（1）中：n—測量次數，n≥4；

Di—*i點(diǎn)測得的管道外直徑或推算出的外直徑。

 

在換能器安裝位置均布5個(gè)點(diǎn)，使用測厚儀測量管道壁厚，并取其平均值.對無(wú)法測量的參數，如管道材質(zhì)、襯里材料、厚度等，根據現場(chǎng)技術(shù)資料查明并確認。將以上管道參數輸入標準表內，得出換能器安裝距離L。在標準管段上劃線(xiàn)定位，以便準確地安裝。也可用坐標紙剪成寬為L(cháng)的長(cháng)條，圍在管壁上，使紙長(cháng)等于周長(cháng)，然后對折，定出換能器的位置。也可參照使用說(shuō)明書(shū)推薦的方法執行。

 

清理已定安裝位置附近的管壁（比換能器約大一倍的面積），將管壁上的油漆、鐵銹、污垢等清除干凈，露出金屬。在換能器表面均勻涂以耦合劑，將換能器上標志對準安裝位置，使其發(fā)射面與管壁緊密接觸.用緊固件將換能器固定在管道上。將換能器信號傳輸電纜連接到轉換器上。按要求將信號調試到*佳狀態(tài)。

 

1.2.3 流量計計量性能校準

 

1.2.3.1 示值誤差

根據現場(chǎng)實(shí)際情況確定校準流量點(diǎn)，每個(gè)流量點(diǎn)校準3次?，F場(chǎng)無(wú)法調節流量時(shí)可以采用在不同的時(shí)段進(jìn)行校準。流量點(diǎn)一般選則1～3個(gè)。

 

每次校準時(shí)，同時(shí)讀取并記錄流量計和標準表的示值。若讀取的數值為瞬時(shí)值，則至少讀取20個(gè)數值，取其平均值；若讀取的數值為累積值，則應保證大于*小讀數的1000倍或讀取至少20min的累積值。

 

流量計每個(gè)流量點(diǎn)每次校準的相對示值誤差按式（2）計算。

式（2）中：qij——*i流量點(diǎn)*j次校準時(shí)的流量計示值（瞬時(shí)值或累積值）；

（qs）ij——*i流量點(diǎn)*j次校準時(shí)的標準表示值（瞬時(shí)值或累積值）。

 

1.2.3.2 重復性

式（3）中：n——*i流量點(diǎn)的校準次數，n≥3；

Ki——按類(lèi)同式（1）計算；

Kij——按式（4）計算。

 

2 不確定度分析

 

2.1 數學(xué)模型：

式（5）中：q——被校流量計示值（瞬時(shí)值或累積值）；

qs——標準流量計示值（瞬時(shí)值或累積值）。

式（6）中：vi——聲道上線(xiàn)平均流速；

K——流速分布修正系數；

d——管道內徑。

 

2.2 各不確定度分量：

標準表示值qs的不確定度

測量管徑d的不確定度

（管徑測量誤差為δ，按矩形分布考慮）。

 

重復性Er的不確定度ur（Er），將各流量點(diǎn)中重復性*大值代入，cr（Er）=1。

平均示值誤差E圖片不確定度：

式中：Ei—*i流量點(diǎn)的平均示值誤差；

E—所有流量點(diǎn)的平均示值誤差。

靈敏系數

由于溫度、壓力和直管段等影響相對較小，忽略其不確定度的影響。

2.3 合成標準不確定度及擴展不確定度：

合成標準不確定度ucr按下式計算。

擴展不確定度Ur=k·ucr，k=2.

 

3 比較和結論

近幾年來(lái)，通過(guò)一系列的現場(chǎng)試驗，利用上述方法對液體流量計進(jìn)行在線(xiàn)的校準，取得了比較可信的結果。表1顯示了對不同口徑規格的電磁流量計進(jìn)行在線(xiàn)校準的示值誤差結果和實(shí)驗室標準裝置上檢定結果的比較情況：

通過(guò)上述數據的對比，我們可以得出以下結論：對同**量計，在線(xiàn)校準和實(shí)驗室檢定得到的誤差結果符號完全一致，說(shuō)明兩種測量方法的結果是一致的；兩種測量結果的*大差值也在1％左右以?xún)?，符合不確定度評定的要求，完全能夠滿(mǎn)足現場(chǎng)使用對液體流量計誤差的需要。