摘(zhāi)要： 大口徑電磁(cí)流量計 使用中(zhong)很難送往實驗(yan)室檢定,現在通(tong)常采取的是使(shǐ)用同級别超聲(shēng)波流量計進行(hang)現場校準。而受(shou)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(guo)往往需要根據(jù)校準實際情況(kuàng)進行符合性研(yán)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(zī)源重視程度的(de)提高,供水企業(yè)本身對于供水(shuǐ)環節經濟核算(suan)的要求,使得大(dà)口徑的🐪流量計(jì)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(wū)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(shī)且不受管道内(nei)流體密度、黏度(du)、溫度🌈等因素的(de)⛹🏻‍♀️影響,成爲污水(shuǐ)處理企業的首(shou)選。
　　大口徑電磁(cí)流量計的在線(xiàn)使用數量十分(fèn)龐大,精度等級(ji)🏃-般爲0.5級或1.0級。對(dui)于 電磁流量計(ji) ,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(liàng)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(qi)業先停止處理(lǐ)污水,然後将流(liú)量計從管道上(shang)拆卸下來,送到(dào)法定計😍量機構(gòu)進行檢定。這在(zai)實際狀況下是(shì)極其困難的,時(shi)間和經濟上都(dou)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(jì)進行誤差驗證(zheng)。
　　由于現場管道(dào)的封閉性,使用(yòng)嵌人式或插人(ren)式的标準器進(jin)行校準是不可(kě)行的,而外夾式(shì)的 液體超聲波(bo)流量計 精度往(wǎng)往劣于被校電(dian)磁流量計。綜合(he)以上因素,目前(qián)國内♉對大口徑(jing)電磁流量計現(xiàn)場校準通常采(cǎi)用相同精度等(děng)級🤞的外夾式💯超(chao)聲波流量計作(zuo)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(liàng)計串聯🏃在現場(chang)管道中,同步讀(dú)取兩者的示值(zhí)。
　　檢測人員在出(chū)具校準證書時(shi)給出兩種流量(liàng)計的示值并評(ping)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(chà)經常大大超過(guò)被校流量計的(de)⚽最大允許誤差(chà),且不确定度分(fèn)析不夠全面。原(yuan)因在于一方面(miàn)标準器的精度(dù)等級與被♈校流(liú)量計平級,示值(zhi)誤差期望本身(shēn)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(gòu)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(pian)離就讓許多用(yòng)戶産生⚽疑問甚(shèn)至⛱️糾紛,這就導(dao)緻了校準數據(ju)常常讓使用方(fāng)無法判斷👣示值(zhi)誤差是否準确(que),也無法精确修(xiū)正誤差,更不能(neng)實現溯❗源性,校(xiào)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(zai)校準電磁流量(liang)計時往往參照(zhao)電磁流量計🏒檢(jian)定規程💯。問題在(zai)于,檢定電磁流(liu)量計時是在實(shí)驗室環境🏃‍♂️下進(jìn)行,然而現‼️場校(xiao)準👈時的管道、安(ān)裝距離🧡等條件(jiàn)并💰非如實驗室(shì)裏那樣理想,按(àn)照🔞檢定規程💯的(de)方法校準電磁(cí)流量計,得到的(de)測量🤞結果是否(fou)有🈲效?所以檢測(ce)人員往往隻能(néng)給出現場環境(jìng)下的校準結果(guǒ),而無法對校準(zhǔn)的符合性進行(hang)判斷。
1.電磁流量(liàng)計現場校準符(fú)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(fu)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(zú)關系🔞U95≤1/3MPEV時,可不3'考(kǎo)慮示🔴值誤差評(píng)定的🌈測量不确(que)定度的影響，是(shi)否合格的判定(dìng)依據如表1所示(shì)。



　　MPEV參照說明書或(huo)出廠檢定,是已(yǐ)知的值,而示值(zhí)誤差一旦🐅校準(zhǔn)完成也可以确(què)定,因此U95的評估(gū)至關重要。目前(qián)而言,校準結果(guo)🆚的不确定度評(píng)估往往僅考慮(lü)實驗室🐆環境下(xia)，隻對測量結果(guo)❗的重複性、标準(zhun)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(tai)的管道或現場(chǎng)安裝條件達不(bu)到要求時,其它(tā)💁各種因素帶來(lai)🈲的不确定度影(yǐng)響。
　　對現場檢測(ce)結果如何進行(hang)評估?是一直困(kun)擾着檢測技🏃🏻‍♂️術(shù)人員的難題。這(zhè)裏提出研究其(qí)符合性,可以判(pan)斷測量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻結果是(shi)否✔️在可控範圍(wéi)内，校準是否有(yǒu)效。進行符合性(xing)評定的同時,能(neng)幫助用戶理解(jiě)校準結果消除(chú)疑慮,亦可有效(xiào)分析出問題所(suo)在,使得使用方(fang)更容易對症下(xià)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(fa)拉第電磁感應(ying)原理,根據:導電(dian)流體通過外加(jiā)磁場時感生的(de)電動勢來測量(liang)導電流體流量(liang)的一種儀器。體(tǐ)積流量q.與産生(sheng)的電動♉勢成正(zheng)比,檢測電動勢(shi)信号即🙇🏻可求出(chū)♉對應流量值💋。
2.2超(chāo)聲波流計
　　超聲(shēng)波流量計 現場(chǎng)校準一般使用(yong)外夾式時差法(fǎ)超聲波流量計(jì)📱。在😘規定位置安(an)裝兩個超聲波(bō)換能器相互發(fa)射超聲波信号(hao),使聲波在流體(ti)中傳播,順流方(fāng)向聲波傳播速(sù)度會增大,逆流(liú)方向則減小。同(tóng)一傳播距離就(jiu)有不同的傳播(bo)時間☀️,利用傳播(bo)速度之差與被(bei)測流體流速之(zhī)關系求取流速(su)，再根據流體截(jie)面積計算出體(tǐ)積流量。
3符合性(xìng)評定來源和影(yǐng)響因素
　　雖然标(biao)準器與被檢儀(yi)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(zhì)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(yi)樣。這就決定了(le)兩個精度相近(jìn)的流量計在相(xiàng)同條件下測量(liàng)結果可🚶能相差(chà)很大，這些會導(dǎo)緻校準🧑🏽‍🤝‍🧑🏻結果偏(pian)移的因素就是(shì)符合性評定的(de)來源。
3.1必須符合(he)的因素
3.1.1是否滿(man)管的影響
　　電磁(cí)流量計和超聲(sheng)波流量計都屬(shǔ)于速度式流量(liàng)計,測量得到的(de)是管道内的平(píng)均流速,再根據(jù)管道截面積計(ji)🌏算出流量✍️值。然(rán)而當管道内流(liu)體不是滿管狀(zhuàng)态時,實際💞流體(tǐ)截面積小于滿(man)管時的流體截(jié)面積,測量的結(jié)果就會偏離很(hěn)大。所以測量前(qian)一定✌️要确認流(liu)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(an)裝位置的下遊(yóu)應有一定的背(bèi)壓,才能确保流(liu)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(shuǐ)平安裝、垂直向(xiàng)下安裝和垂直(zhi)向上安裝♊。如圖(tu)1所示,其中高位(wei)水平安裝和垂(chuí)直向下💜安裝極(jí)容❌易導緻流體(ti)非滿管的情況(kuang),隻允許垂直向(xiàng)上安裝和🔴低位(wei)水平安裝。

3.2需要(yào)附加進行評定(dìng)的因素
3.2.1前後直(zhi)管段的影響
　　流(liú)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(tǐ)到達被檢儀表(biǎo)時管道截面流(liú)速軸對稱分布(bù)。對于電磁流量(liàng)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(guǎn)段要求相比于(yú)電磁流量計更(geng)加苛刻🐪,當流體(ti)不穩定時,對聲(shēng)波傳播速度和(he)方向影響很大(da)。在前後直管段(duan)相同的情況下(xià)，兩種流量計的(de)✔️測量誤差也不(bu)一樣。
3.2.2介質的影(ying)響
　　當介質爲含(hán)有雜質的污水(shui)時,會有化學、生(sheng)物、物理🏃‍♂️污⛷️染物(wù)的🤞影響。對于電(diàn)磁流量計,-些沉(chén)澱物會附着🈲在(zài)電磁流量計👄電(dian)極表面💃,常常引(yǐn)起零點變動,故(gu)必須确認是否(fǒu)周期性清理,未(wèi)定期清理的電(diàn)磁流量☔計會帶(dài)有☂️附加誤差。
　　污(wu)水流動過程中(zhōng)比淨水更容易(yi)産生氣泡，污水(shuǐ)中‼️的固體顆🤩粒(lì)📐、生物因子、氣泡(pào)會嚴重阻礙超(chao)聲波的傳播和(he)信号接收,對⭐超(chao)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(jin)行變徑。根據試(shi)驗研究,角度小(xiao)于15°、直🛀管段距離(lí)大于5D(D爲管道直(zhi)🌐徑)的漸擴管和(he)漸縮管對流體(ti)狀态幾乎沒有(you)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(guan)道狀态的影響(xiang)
　　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(jing)測量偏大;管道(dào)類型爲卷鋼,有(yǒu)焊接痕迹突起(qǐ),導緻外徑測量(liang)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(liang)計與超聲波流(liu)量計流量計算(suan)原理同爲流♋體(tǐ)平🆚均流速乘以(yi)流體截面積，因(yin)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(xū)要測👌量管道外(wai)徑,壁厚的測量(liang)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(chao)聲波流量計換(huan)能器安裝距離(li)的影響
　　參考文(wén)獻中的試驗結(jié)果,超聲波流量(liang)計換能器安裝(zhuāng)距離的💃偏差也(yě)會導緻測量結(jie)果有誤差。當傳(chuán)感🥰器之間的安(ān)裝距離的相對(dui)誤差爲4.7%時,流量(liàng)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(yu)超聲波流量計(ji)的影響是非常(cháng)大的。須根據有(yǒu)無換能器安🔆裝(zhuāng)标尺,現場操作(zuò)等因素🏒評估誤(wù)差。
3.2.6其它因素影(ying)響
　　測量過程中(zhōng)還有其它因素(su)會導緻測量結(jié)果的失🍉準,如:電(diàn)磁流量計周圍(wei)磁場影響、電磁(ci)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(xiǎo)于30D距離)帶來的(de)流場不😘均勻的(de)影響等。這些都(dōu)是無法現場量(liang)化的誤差來🈲源(yuán),應盡量避免，消(xiao)除産生誤差的(de)可能性。
4評估與(yǔ)計算
　　用戶關心(xīn)的是現場環境(jìng)下流量的測量(liàng)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(shi)流量計的準确(què)性,經常對證書(shu)給出的不确☂️定(ding)度置之不理🈲。
　　除(chu)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(rù)各種幹擾因子(zǐ)的不确定度分(fen)量應附⭐加到校(xiao)準結果中,根據(jù)需要附加進行(háng)評定的因素,有(you)u3、u4、u5、u6等。得🐉到:

5結論
　　最(zui)後評估的U95根據(ju)現場環境與測(cè)量過程一般在(zai)1.0%~4.0%之間。當|0|≤MPEV+Uqs時,校準(zhǔn)符合性判斷不(bú)合格;當MPEV-U95≤|O|≤MPEV+U95時,根據(jù)《JJF1094--2002測量儀㊙️器特性(xing)評定》定義,校準(zhun)符合性結果屬(shǔ)于待定。即可以(yǐ)通過采用精度(du)更高的測量标(biāo)準、改善環境條(tiao)件、增加測量次(ci)數和改變測量(liàng)方法等措施,以(yǐ)降低測量不确(que)定度評定。然而(ér)限制于校準方(fang)法的困乏、标🌈準(zhǔn)器精度的🌈局限(xiàn)、現場環境的🔞客(kè)觀存在,不确😍定(ding)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(mǎn)足|Δ|≤MPEV-U95,那麽對電磁(ci)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(gé)之間。

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