摘要(yao):針對水量計量(liàng)流量計 無法離(lí)線送檢的情況(kuàng)，流量計一在其(qí)他行業的在☁️線(xiàn)⁉️校準方法、國内(nèi)外研究現狀及(ji)應用前景，分析(xī)了現場校準方(fāng)法與裝🌈置的🤞基(jī)本原理和特點(dian)。利用 便攜式超(chao)聲流量計 準确(què)度高、安裝方便(bian)的特點，提出了(le)基于現場比對(duì)方法用于☔水利(li)行業開展校準(zhǔn)技術研究，并重(zhòng)點闡述便攜式(shì)超聲流量計用(yòng)于液體流量計(ji)實流在線校準(zhǔn)的技術要求、測(cè)量過程和計算(suan)方法r可爲今後(hòu)有效開展計量(liàng)校準工作提供(gong)切實可靠的基(ji)礎。
1流量計的計(ji)量與校準
　　水量(liàng)計量是進行水(shuǐ)資源宏觀調控(kong)和微觀管理的(de)重㊙️要基☀️礎性技(jì)術措施，但以往(wang)水利行業計量(liàng)工作📧基礎薄弱(ruò)，涉及水量🏃‍♀️計量(liang)的有關技術标(biāo)準、标準化裝置(zhi)、量值傳遞👈和溯(sù)源問題十分突(tū)出。我國擁有大(dà)量的流量計測(cè)儀器，而普遍缺(quē)少校準設備，尤(you)其是管道流量(liàng)計的在線校準(zhun)與檢定規程在(zai)水利行業🛀🏻還是(shi)一個空白，計量(liàng)的正确率問題(ti)PR待解決。根據國(guo)🤞家強制性标準(zhǔn)《用能單位能源(yuán)計量器具配備(bèi)和管理通則》(GB17167-2006)的(de)要求及相關的(de)計量法規，作💞爲(wèi)🥰結算的流💋量計(ji)，都需要進行周(zhōu)期檢定。但☁️是，法(fa)規中的檢定周(zhōu)期并不能保證(zheng)在用流量計的(de)正确率。由🌈于使(shi)用場合和介質(zhi)的♻️複雜性，很多(duō)流量計還沒有(yǒu)到檢定周🐇期就(jiù)已經超差，因此(ci)需要👄通過采用(yòng)現場校準的核(hé)🚶‍♀️查方式來保證(zheng)流量計量的正(zheng)确率。
　　校準(calibration)有時(shí)也稱标定或校(xiao)驗。以前流量儀(yi)表業内對流🈲量(liang)值🌍傳遞🔞性質的(de)校準習慣用“标(biāo)定”，水工業内習(xí)稱“率定”，用戶對(dui)❓判别準确度性(xing)質的校準過程(chéng)稱爲“校驗”，現在(zai)這些名稱漸趨(qū)一緻，改用“校準(zhǔn)”。流量計的流量(liang)校準有直接測(ce)量法和間接測(ce)量法兩種方法(fǎ)🌈，校準方式分爲(wei)離線和現場在(zai)線檢測兩種方(fang)式。
　　直接測量法(fǎ)亦稱實流校準(zhun)法，以實際流體(ti)流過被校驗儀(yi)表，再用别的标(biāo)準裝置(标準流(liú)量計或流量标(biao)準計量器具)測(ce)出流體的流量(liàng)與被校儀表的(de)流量值作比較(jiào)，也稱爲濕法标(biao)定👌(wetcalibration)。實流校準法(fǎ)獲得的流量值(zhi)既可靠又準确(que)，爲目前⁉️許多流(liú)量儀表(如 電磁(cí)流量計 、容積式(shi)流量計、 渦輪流(liú)量計 等)所采用(yòng)，而且作爲檢測(ce)标準流量的方(fāng)法。制造廠在流(liú)量計出廠前均(jun1)以實流校準法(fǎ)在流量校準标(biao)⭐準裝置(有🈲時簡(jiǎn)稱流量标👈準裝(zhuāng)置或流量校準(zhun)裝置)上完成💞流(liu)量量值傳遞⛷️過(guò)程。流量校準标(biao)準裝置是按照(zhao)有關🎯标準和檢(jian)定規定建立的(de)，并由國家授權(quán)的專門機構認(ren)定，能作流量量(liàng)值傳遞的裝置(zhì)，是提供流量量(liang)值的校準設備(bei)，其量💋值可溯源(yuán)到質量、時間和(he)溫度✍️的國家📞計(ji)量基準量。從計(jì)量學意義上，在(zài)線實流校準最(zuì)符合正确率、一(yī)緻性、溯源性和(he)實驗性等計量(liàng)特點。
　　幹法校準(zhun)是一種間接校(xiao)準法，是以測量(liang)電磁流量傳感(gǎn)⁉️器⭕的流👌通面積(ji)、結構尺寸和磁(ci)通密度B等參數(shu)來計算流🛀量值(zhí)💋。幹法🈲校準㊙️是在(zài)20世紀70年代以解(jiě)決大口徑電磁(ci)流量計無法實(shi)現實⭐流校準✊的(de)校準方法，在日(rì)本曾作爲工業(yè)标準《應用✌️電磁(cí)流量計測量流(liú)⛹🏻‍♀️量的方法》這☎️類(lèi)專用儀器的應(yīng)用現在已從水(shui)行業擴展到石(shí)油北工等流程(cheng)工業。
　　目前國内(nei)對幹法校準進(jìn)行了一定的研(yán)究，如浙江🌈大學(xue)🧡重點分析了渦(wo)電場測量法與(yǔ)面權重函數法(fa)兩種新型幹标(biāo)定方法的測量(liang)原理、特點及實(shí)現方法;上海地(di)區探🐇索和制定(dìng)了“在線檢驗法(fa)”，積累了多㊙️台大(da)口徑電磁流量(liàng)⭐計檢查經驗，正(zhèng)在制訂《電磁流(liú)量儀在線校驗(yàn)規範》地方行業(ye)性标準’廣州市(shi)自來👈水公司還(hái)起🌈草了中華人(rén)民共和國城鎮(zhèn)建設行業标準(zhǔn)《管道式電磁流(liú)量計在線校準(zhǔn)規程》(征求意見(jiàn)稿🐕)41，等等。但是幹(gan)法校準多用來(lái)檢修或判别電(dian)磁流量讨一傳(chuán)感器有關技術(shù)參數的變化對(dui)測量精度❓的影(ying)響。因爲這種方(fang)法不直觀，不能(néng)直接反映管道(dao)的中水流量。
2現(xiàn)場校準方法與(yu)裝置
　　在江河湖(hú)泊的管道取水(shui)計量設備主要(yào)采用電磁🏃🏻‍♂️流量(liang)計或 超聲波流(liú)量計 ，而檢測流(liú)量的傳感器(包(bao)括渦輪、差壓、容(róng)積和質量等其(qi)他類型的流量(liàng)計)安裝在管道(dào)内，不便于拆卸(xie)🆚或受✌️工況的影(yǐng)響根本無法拆(chai)卸，如大型輸水(shuǐ)管不允許停水(shuǐ)，大口徑流量計(jì)設備安裝複雜(za)，體積大、重量大(dà)難以運輸送檢(jiǎn)等。流量計廣泛(fàn)應用于水量計(ji)量和公用事業(yè)，按規定必須在(zai)受控狀态下運(yun)行和定期校準(zhun)。如何對越來越(yuè)多的大管徑、大(dà)流量的液體流(liu)量計進行現場(chang)在線實流校準(zhun)，成爲一個意義(yì)☂️重大的問題。因(yin)此，水利行業開(kai)展現場在線校(xiào)準技🏃🏻‍♂️術研究是(shì)🌏很有必要的，也(ye)是非常具有挑(tiao)戰性的任⚽務。
　　流(liu)量計的現場校(xiao)準和驗證實際(jì)上是在現場針(zhen)對⛹🏻‍♀️流量測量系(xi)統(包括流量計(jì)、前後連接管道(dào)、介質流動狀态(tai)等)的檢測運⛹🏻‍♀️作(zuò)，目前我國尚沒(méi)有明确的在線(xiàn)檢定的計量法(fa)規，現場在線校(xiào)準方法與技術(shu)研究有望爲💞流(liu)量計在線檢定(ding)開拓出一個可(kě)供借鑒👉與參考(kǎo)的有效途徑。
2.1現(xiàn)場校準方法與(yǔ)常用标準裝置(zhì)
　　目前采用現場(chang)在線校準的方(fang)法有流量标準(zhun)裝置⛹🏻‍♀️法💋和示蹤(zōng)法，流量标準裝(zhuang)置法又分爲固(gu)定安裝的基地(di)式和移動式，其(qí)體系🔅如圖1所示(shi)。
2.1.1基地式流量标(biao)準裝置
(1)标準體(ti)積管。一般采用(yong)一套體積管流(liu)量标準裝置和(he)相應的🤟切換閘(zhá)閥，就可實施流(liu)量計的定時輪(lun)換在線⭕校準。如(rú)圖2所示，關閥1，開(kai)閥2，流體經待校(xiào)流量計後進人(ren)标準體🏃‍♀️積管實(shi)現在線校準。國(guó)内原油貿易計(ji)量基本實行了(le)這種方法。
(2)标準(zhun)流量計。固定安(an)裝标準流量計(ji)系統組成與圖(tú)2相似，隻是用标(biao)準流量計替代(dai)圖中的标準體(tǐ)積管。很明顯，基(jī)🌐地式流量标準(zhun)裝置需要在管(guǎn)道上預留較多(duō)的連接管線和(hé)切換控制閘閥(fá)等輔助設備，有(you)些類型流量計(ji)購置費較低，但(dan)其輔助設🌈備費(fèi)用會🤩大大超過(guo)流量計本身購(gòu)置費，這種現場(chang)校準裝置實際(ji)上在大部分取(qu)排水管道上是(shì)不具備的。

2.1.2移動式流量标(biao)準裝置
　　移動式(shì)與基地式的基(ji)本相同，隻不過(guo)标準裝置是由(yóu)專🚩用的🔞汽車或(huò)拖車裝載，移動(dòng)式車載流量标(biao)準裝置靈活性(xìng)高，到現場檢💁定(ding)方便，但裝置設(shè)備費用較高。
2.2示(shì)蹤法
　　在現場應(ying)用示蹤法校準(zhǔn)流量計國際上(shàng)已相當成熟，早(zao)在20世紀70年代就(jiu)頒發了國際标(biāo)準ISO2975一(1一7)《封閉管(guan)道中水流量測(ce)❤️量—示蹤法》，标準(zhǔn)規定了用放射(she)性示📞蹤劑或非(fēi)放射☂️性示蹤劑(jì)的實👣施方法和(he)要求。示蹤法測(ce)量的基本工作(zuò)原理有兩類:一(yī)是恒速注人法(fa)(也有稱稀釋法(fa))，是在管道的液(yè)體中恒🧡速注人(rén)示蹤劑，然後測(cè)量示蹤劑沿管(guǎn)道長度方向的(de)稀釋比例，按擴(kuo)散稀釋理論計(jì)算流量;二是示(shì)蹤劑瞬時注人(rén)，然後測量示蹤(zong)物流經一段距(ju)離所需的時間(jian)計算流量，稱爲(wèi)傳輸時間法。傳(chuan)輸時💰間示蹤法(fǎ)也使用于明渠(qú)流、非滿管流或(huò)疑有沉澱物的(de)滿管流的流量(liàng)💔校準。
　　近些年國(guo)内也在探索示(shi)蹤法，試圖在線(xiàn)校準大口徑水(shuǐ)流量計。
但是，化(huà)學試劑和同位(wei)素示蹤劑污染(rǎn)環境，破壞水質(zhì)，在水🌈行業一般(ban)很少采用。
2.3現場(chǎng)比對法
　　現場“流(liú)量比對”是指流(liu)量計在現場與(yu)其他“參照流量(liàng)”進行比較，例如(ru)臨時夾裝的超(chāo)聲波流量計的(de)測🈲量值✏️、流人管(guǎn)系中已丈量⛷️過(guò)容量的液體體(ti)積等都可作爲(wèi)“參照流量”。關于(yu)現場校準、比對(dui)和驗證等名🐉詞(ci)的含義，可參看(kàn)相關文獻的标(biāo)準定義，不再贅(zhui)述🛀。實踐中許多(duo)✌️專業人員探索(suo)出多種現場比(bi)對的方法和間(jiān)接檢♌查方法，主(zhǔ)要有以下3種類(lèi)型:
(1)利用流程中(zhong)存儲容器、工作(zuò)容器、水池或衡(héng)器的容器衡♌器(qi)🌂法比對。水池容(rong)積比對法是供(gong)水企業經常采(cai)用的方法，制水(shui)廠利用大容積(jī)清水池的有利(li)條件，可獲得較(jiào)高的比對精度(du)。
(2)在待測流量計(jì)的管線預留位(wèi)置，以備接人參(cān)比流量計💔的流(liu)量💰計比對法。
(3)外(wài)敷式超聲換能(néng)器的超聲流量(liang)計比對法。外敷(fu)式㊙️亦🤟稱外貼式(shì)💁、外夾式、捆綁式(shì)，超聲波流量計(jì)是流量測量♊最(zui)有🤟發展前途的(de)三種途徑之一(yī):特别是國外已(yi)有産♊品測量精(jing)度誤差<土0.5%，這有(yǒu)利于高精度的(de)對比檢測與現(xian)場在線校準系(xì)統🔞的建立，方便(biàn)計量檢定部門(mén)到現👌場校準檢(jiǎn)測💃🏻。
3運用便攜式(shi)超聲波流量計(ji)實現在線校準(zhǔn)
　　利用便攜外敷(fū)式換能器超聲(shēng)流量計比對使(shǐ)用中的👉流量計(jì)，在✏️供水業應用(yong)十分普遍。便攜(xie)式超聲波流量(liang)計既是一😍種外(wài)敷式又是一種(zhong)便攜式的流量(liàng)計量器具，比較(jiao)适用于大口徑(jing)流量計的現場(chang)在線檢測和校(xiao)準，可供水利行(hang)業的🔞相關檢測(ce)參考借鑒。這裏(li)對有關的原理(li)、方法和設備等(deng)進行歸納和闡(chǎn)述。
3.1外敷式換能(neng)器超聲流量計(jì)比對法原理
　　其(qi)原理是:将準确(que)度較高的便攜(xie)式超聲波流量(liàng)計㊙️作爲标準器(qì)🚶‍♀️具，安裝在被測(cè)管道上進行檢(jiǎn)測，然後将測量(liang)值🔞和被檢流量(liang)計的采集數據(jù)進行比對，根據(jù)比對結果計算(suàn)被檢流量計的(de)誤差🤞，誤差二(測(cè)量值一标準值(zhi))/标準值，再利用(yòng)計🌍算的相對誤(wù)差調整被檢流(liú)量計的系數，使(shǐ)被檢流量計與(yǔ)便攜式超聲波(bo)流量計顯示💞流(liu)量數據一緻，以(yǐ)達到校準被💋檢(jian)流量計的效🤩果(guǒ)。
3.2标準流量計的(de)技術要求
　　在線(xiàn)校準采用的便(biàn)攜式超聲流量(liang)計應具有國家(jia)法定計量檢定(dìng)機構出具的檢(jian)定證書，便攜式(shì)超聲流量計的(de)安裝👨‍❤️‍👨、使用應嚴(yan)☂️格按其操作使(shi)用說明書✨進行(háng)，應符合《超✍️聲流(liú)量計檢定🔞規程(cheng)》(JJG1030-2007)附🐕錄D的要求}lo;。
在(zài)線校準用的其(qí)他輔助設備，如(ru)卷尺、測厚儀、秒(miao)表😍等計📧量器具(jù)均應具有有效(xiao)的檢定證書，被(bei)校流量計應🔴附(fù)有使用說明書(shu)，周期校準的流(liú)量計還應有前(qián)次的校準證🏃🏻書(shū)。現場校準時溫(wen)度、濕度、外界磁(ci)場🌂、機械振動等(deng)環境條件，應符(fú)合開展現場校(xiao)準的環境條件(jiàn)要求，同時明确(que)測量介質及工(gong)作狀态、介質溫(wēn)度等工況參數(shu)，了解被校流量(liàng)儀表工作狀态(tài)和參數設置，确(que)認可以開展現(xiàn)場校準。
3.3測量過(guo)程及計算方法(fa)
(1)管徑測量。用量(liang)具分别在換能(néng)器安裝位置附(fu)近的同一截面(miàn)上大緻等角分(fèn)布測量n次外直(zhi)徑，或測量幾次(cì)外周長推算出(chu)🚩外直徑，其平均(jun1)值D按式(1)計算:

式(shi)中:n爲測量次數(shu)，n≥4;D爲第i點測得的(de)管道外直徑或(huo)推❓算出的外直(zhi)☁️徑。
(2)壁厚測量。在(zài)換能器安裝位(wèi)置均布5個點，使(shi)用測厚儀🏃測量(liang)管道壁厚，并取(qǔ)其平均值。對無(wú)法測量的參數(shu)，如管道材質、襯(chen)裏🌈材料、厚度等(deng)，根據現場技術(shu)資料查明并确(que)認。
(3)标準表安裝(zhuāng)。将上述管道參(can)數輸人标準表(biǎo)内，得出🐪換🙇‍♀️能器(qi)安裝距離。在安(ān)裝标準表管段(duàn)上畫線定位，确(que)定換能🥰器的💯位(wei)置。清理已定安(an)裝位置附近的(de)管壁，将管🌏壁上(shàng)的油漆、鐵😍鏽、污(wu)垢等清除⛱️幹淨(jing)，露出管道材質(zhì)，打🥰磨光滑。在換(huan)能器表面均勻(yún)塗以禍合劑，換(huan)能器上标志對(dui)準安裝位置，使(shǐ)其發射面與管(guan)壁緊密接觸，并(bìng)固定在管道上(shang)。将換能器信号(hào)傳輸電纜連接(jiē)到轉換器上，按(àn)要🔅求将信号調(diào)試到最佳狀态(tai)。
(4)計量性能校準(zhǔn)。在一定的時間(jian)内分别讀取被(bei)校流量計和标(biāo)🐆準表的流量示(shì)值，分别按式(2)~式(shi)(4)計算被校流量(liàng)計的示值誤差(chà)和重複性:

　　式中(zhong):E。爲流量計每個(gè)流量點每次校(xiao)準的相對示值(zhi)誤差🔴;qij爲第i流量(liàng)點第j次校準時(shi)的流量計示值(zhi)(瞬時值或累積(jī)🔞值);(qs)。爲第i流量點(dian)第j次校準時的(de)标準表示值(瞬(shùn)時值或累🐅積值(zhi));Ei爲🐉被校流量計(ji)第🔆i流量點示值(zhi)誤差;(Er):爲被校流(liu)量計第i流量點(dian)✌️重複性。
　　流量點(dian)一般選擇1~3個，每(mei)個流量點校準(zhǔn)3次。每次校準時(shí)，同時讀取并記(jì)錄流量計和标(biāo)準表的示值，比(bǐ)對标定法必須(xū)保🌈證比對過程(cheng)中時間的同步(bu)。若讀取的數值(zhí)爲瞬時值，則至(zhì)少讀取☎️20個數值(zhí)，取其平均值;若(ruò)讀取的數值爲(wèi)累積值，則應保(bao)證大于最小讀(du)數的1000倍或讀取(qǔ)至少20min。的累積值(zhi)。
　　便攜式超聲波(bo)流量計在實際(jì)應用中具有不(bú)可替代的優勢(shì)🌈:可實現不斷流(liu)測量，設備體積(jī)小，便于攜帶，安(an)🏃‍♀️裝方便;外敷式(shì)探頭，不幹擾流(liu)場，無壓力損失(shi);儀表無可動及(jí)易損部件，穩定(ding)性好;适用範圍(wei)廣，可用于各種(zhǒng)類型流量計的(de)在線比對;适應(yīng)💞性強，可用🤞于不(bu)同管徑、不同介(jiè)質(高溫、高壓、易(yì)爆❤️、高勃度、強腐(fu)蝕、放射性高🏃‍♂️)的(de)比對，标準表價(jia)格基本與所測(ce)管徑無關，性價(jia)比高。
　　但是，便攜(xie)式超聲波流量(liàng)計受其自身測(cè)量方式的🔞限制(zhi)，測量精度受到(dào)很多外界因素(sù)的影響，人爲因(yin)素對☎️測量♻️的影(yǐng)響較大，對專業(ye)檢測人員的技(ji)術性和經驗性(xing)要求很強、操作(zuo)要求很高，還需(xū)要在實踐🚩中進(jin)一步積累經驗(yàn)，形成技術規範(fàn)。
4結論
　　現場校準(zhǔn)方法是計量技(jì)術發展的趨勢(shì)，特别是運用🧑🏾‍🤝‍🧑🏼便(biàn)攜式😍超聲波流(liú)量計開展在線(xiàn)流量計的校準(zhǔn)是可行的方法(fa)，能極大地方便(bian)現場計量校準(zhǔn)工作，有效降低(dī)計量方面的資(zi)金消✊耗，易于推(tui)廣應用。資🚩料表(biao)明，通過開展流(liu)量計量儀表現(xiàn)場校✊準技術的(de)研究與應用，可(kě)以提高計量檢(jian)測水平，達到周(zhōu)期性計量檢定(dìng)的目的，使在線(xian)流量計測量數(shù)據準确可⭐靠，隻(zhi)要準👣确操作，盡(jin)量減少随機誤(wu)☀️差和附加誤差(cha)，是可以達到國(guo)家有關部門對(dui)于工業及🔱民用(yòng)水計量準确度(dù)🐇要求的。

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