電(dian)磁流量計 以其安(ān)裝方便、正确率高(gāo)等優點在自來水(shui)、熱水熱能貿易結(jie)算中被廣泛應用(yong),并被要求進行定(ding)期的計量檢定🎯。在(zai)我國,0.5級🌈以下電磁(cí)流量計的檢定周(zhou)期爲兩年。事實上(shàng),許多 大口徑電磁(cí)流量計 (一般爲DN400mm以(yǐ)上)由于拆裝、運輸(shū)和生産等問題,無(wú)法實現❓定期離線(xian)檢定,造成計量失(shi)控,引發諸多貿易(yì)糾紛。因此，需要建(jiàn)立-套能夠👨‍❤️‍👨對電磁(cí)流量計進行在線(xiàn)檢定或校準的方(fang)法，在⭕保證有🌈效溯(su)源性的前提下❓,實(shi)現對電磁流量計(jì)的量值溯源，從而(ér)實現對現場電磁(cí)流量計🙇🏻的在線計(jì)量檢定。或最低限(xiàn)度提供一種手段(duan)，能夠對在線電磁(ci)流量✔️計進行期間(jiān)核❌查,在一定不确(què)定度範圍内對在(zài)線電磁流量計的(de)計量特性進行确(què)認，達到延長電磁(ci)流量計離❌線檢定(ding)周期的目的。
一、研(yán)究背景
　　根據上述(shu)存在的問題，有關(guān)專家也提出過多(duō)種在線檢定或校(xiao)準方案,歸納起來(lai),其主流方案主要(yao)有👌兩種:一種是勵(lì)磁線圈檢查法,即(ji)在傳感器安裝勵(lì)磁線圈❤️的腔體内(nei)置一标準線🌏圈,标(biao)準線圈的銅電阻(zǔ)與勵磁線圈的 銅(tong)電阻 相近,通過外(wài)圍電路控制實現(xiàn)标準線圈和勵磁(cí)線圈産生👄的信⛷️号(hao)進行比較,以檢查(chá)勵磁線圈當前産(chan)生的信号與原來(lai)産生信号的一緻(zhi)性,從而确定電磁(ci)流量計的計量特(te)性是否發生變化(huà),這種方法又稱爲(wèi)電磁流量計的“幹(gàn)标”方法;另一種方(fāng)法是非接觸測量(liàng)法,即🧡利用外夾式(shi)超聲波流量計夾(jia)持在被測流量計(ji)管道上，通過比對(dui)兩台流量計的流(liu)量來确定被檢流(liu)量計的計量特性(xing)。
　　應該說上述兩種(zhong)方法理論上都有(yǒu)其合理性,但存在(zai)方法設計.上的缺(quē)陷，無法保證量值(zhí)溯源性和可靠性(xing)🔆,因此,無法得到法(fa)律層面上的認可(kě)。首先,第一種方法(fǎ)，由于标準線圈是(shì)直接設計到流量(liàng)計表體中的，我們(men)無法對其電阻等(deng)指标的性能進行(háng)定期的量值溯源(yuán)🐪，無法判斷一💁段時(shí)間後标準線圈的(de)計量性能是否發(fa)生變化,所以,用📞其(qí)作爲計量傳遞的(de)标準顯然有缺陷(xiàn)。
第二種方法,時差(chà)法 外夾式超聲波(bō)流量計 的優點在(zai)于可以定期對 超(chāo)聲波流量計 進行(hang)檢定。超聲波流量(liàng)計測量流量的原(yuan)理是根據速度面(miàn)積法求得流量qʋ的(de)，其公示爲
qʋ=`VA(1)
式中:`V一(yi)管道内流體截面(mian)上平均流速;A一流(liu)體流經管道的截(jié)面積。
　　從式(1)中可以(yǐ)看到，要得到正确(què)的流量,必須得到(dao)正确的管道平均(jun1)流速和截面積。其(qí)中，時差法超聲波(bō)流量計測量流👈速(su)可以得到滿意的(de)結果但是,現場🈲管(guǎn)道由于未經💞特别(bie)加工很難确定管(guǎn)道的截面積♍。因此(ci)，無法⭐控制外夾式(shi)超聲波流量計現(xiàn)場測量精🐇度,通常(cháng)外夾式超聲波流(liu)量計的測量相對(dui)示值誤差能達到(dao)1%~5%,正确🌂率較低,已失(shi)去對現場電磁流(liú)量計進行比對的(de)意義✔️。
二、方案的提(tí)出和分析
　　比較上(shang)述兩種方案，從理(li)論上來講都是可(kě)行的。但第二種方(fāng)法更容易實現量(liang)值的溯源和檢定(ding)中不确定度分量(liang)的控制。隻要在量(liàng)值傳遞過程中将(jiāng)流量測量可能引(yǐn)入的不确定度分(fèn)量控制在可允許(xu)☔的範圍内,就可以(yǐ)實現對現場電磁(ci)流量🚶計正确的流(liu)量賦值。
1.外夾式超(chao)聲波流量計工作(zuo)原理和測量不确(que)定度🌈分量分析
　　時(shí)差法超聲波流量(liang)計是以超聲波在(zài)流體内順逆兩個(ge)傳播♋方向,利用傳(chuan)播時間差與流體(tǐ)流速之間的關系(xi)求得流體流量的(de),工作原理如圖1所(suo)示。
 
　　根據聲波在順(shun)逆兩個方向傳播(bō)的時間差可得到(dao)該傳播方向.上的(de)流體線平均流速(su)(V):
 
　　式中::C一聲速;L一聲(sheng)波傳播距離;0一聲(sheng)道夾角;t1、t2--聲波順逆(nì)向傳播時間。
根據(ju)比爾蓋兒法計算(suan)出面流速V:
 
　　式中:K--補(bu)償系數(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷諾數(shu)),在--定雷諾數範圍(wéi)内可視🏃🏻爲常數,在(zài)使用中可以通過(guo)水流量标準裝置(zhì)标定給出🏃‍♀️。
　　根據_上(shàng)述公式,可得流量(liàng)計算公式爲
 
式中(zhong):d-管道直徑。
　　從式(4)中(zhong)可以看到,h以和超(chāo)聲波流量計所使(shi)用的時基精度相(xiang)關,作爲用于量值(zhi)傳遞的标準表,流(liú)量計可選取較高(gao)精度等級的時基(ji)，因此,t1、t2測量引入的(de)不确定度🤟可以忽(hū)略不計。如果采💛取(qu)相應的措施保證(zhèng)d和L的測量不确定(dìng)度足夠小，直至可(ke)以忽略不計,則流(liu)量測量的不确定(ding)度僅和K的标定精(jīng)度相關。
2.外夾式超(chao)聲波流量計特征(zheng)尺寸的确定
　　爲保(bǎo)證d和L的測量精度(dù)足夠高，應在被檢(jian)電磁流量計的管(guǎn)路上預裝标準管(guan)段以安裝外夾式(shì)超聲波⭐流量☎️計。由(yóu)于标準管段是一(yi)個經過加工的直(zhí)管段,因此,不會增(zeng)加太大的成本。
　　标(biao)準管段内徑的加(jia)工可參照GB/T2624--2006《用安裝(zhuang)在圓形截面管道(dao)中的差♍壓裝置測(ce)量滿管流體流量(liang)》中對節流件上遊(yóu)2D範圍内管道内徑(jing)的加工要求。加工(gong)後的标⛷️準管段應(ying)分别在至少3個截(jie)面的4個不同方向(xiàng)進行d值測量,加工(gong)偏差應小于标準(zhun)規定。
　　聲波傳播距(jù)離L的确定主要是(shi)避免每次測量管(guǎn)道圓度不夠、外壁(bì)腐蝕以及換能器(qì)和管道間裝夾間(jian)隙不同,對傳播距(ju)離L的影響。可在标(biao)準管段外壁加工(gong)固定的安裝位置(zhi)并設加裝螺孔,在(zài)加裝換能器時用(yong)扭力扳手緊固,确(que)保每次裝夾間隙(xì)的一緻性。
　　在标準(zhun)管段和外夾式超(chao)聲波流量計-起在(zài)水流量标準裝⛱️置(zhì).上檢定後,将标準(zhǔn)管段預裝在現場(chǎng)管道,并在換能器(qi)安裝位置加裝防(fang)護罩。由于标準管(guǎn)段結構、加工要求(qiú)和使用環境與😍文(wén)丘裏🧡管有極度的(de)相似性,因此,其使(shǐ)用周期可以采用(yong)和文丘裏管相等(děng)的檢定周期,即檢(jian)定周㊙️期爲4年。每年(nián)利用标準管段和(he)外夾式超，聲流量(liang)計對在線電磁流(liu)量計進行核查，如(rú)核查結果滿意則(ze)順延電磁📐流量計(ji)的檢定周期，否則(zé)電磁流量計和标(biāo)準管段均應🌐離線(xian)檢定。每--個外夾式(shì)超聲波流量計可(ke)以和任意管徑的(de)标準直管段配合(hé)并擁有該套配置(zhi)的k值及相應的精(jing)度,通過定期的期(qi)間核查達到延長(zhǎng)電磁流量計檢定(dìng)周期的目的。
三、标(biao)準管段和外夾式(shi)超聲波流量計的(de)管理策略
　　需要對(duì)外夾式超聲波流(liu)量計及對應的标(biāo)準管段進行檢定(ding),标定一定流量範(fan)圍内各流量點的(de)k值并💘确定對應的(de)不确定💰度,同💚時對(duì)标準管段的幾何(he)尺寸進行檢定。進(jìn)行現場✂️核查,以JJF1033--2008<計(ji)量标準考核規範(fàn)》規定的傳遞比較(jiào)法作爲判定核查(cha)結果滿意與否的(de)依據。
1.檢定要求
(1)标(biāo)準管段的幾何尺(chi)寸的檢定
　　在标準(zhǔn)管段入口、出口和(he)中間3個截面進行(háng)内徑測量,任何一(yi)内徑與内徑平均(jun)值之差應小于内(nei)徑平均值的±0.4%，當所(suǒ)有被測内徑和内(nèi)徑平均值之差均(jun)符合_上述要求時(shí),則認爲滿足要🏃求(qiu)。
(2)k值确定和補償系(xi)數的檢定
　　當标準(zhǔn)管段和測量介質(zhi)确定後,每個流量(liang)點下檢定時,式(4)中(zhōng)🌈的L、d、θt1、t2即可視爲常數(shu),根據要測量流量(liang)點g,的⭐大小‼️,計算出(chu)k值并設🏃入與外夾(jiá)式超聲波流量計(jì)配套的流量積算(suan)😄儀。
　　設定後的超聲(sheng)波流量計應成套(tao)在水流量标準裝(zhuāng)置上🌈進行标定。按(an)以下公式計算出(chu)補償系數K.,取各⁉️點(dian)平均值輸入與外(wai)夾式⛹🏻‍♀️超聲波流量(liàng)計配套的流量積(jī)算儀:
 
式中:qo-水流量(liàng)标準裝置給出的(de)實際流量。
　　根據相(xiang)應的檢定規程對(duì)相應的流量點進(jin)行檢定,并給📞出相(xiang)🏃‍♀️應的精度。這裏僅(jin)對每個流量點的(de)重複性檢❄️定給出(chū)特🧑🏾‍🤝‍🧑🏼殊規定。每個流(liu)量點應做不少于(yú)6組試驗,每組檢定(dìng)㊙️次數不少于6次。每(mei)組試🏃🏻驗前均應按(àn)🏃要求将外夾式超(chao)聲波流量計重新(xin)安裝。試驗結束㊙️後(hou)按式(6)計算重複性(xìng)E,:.
 
　　式中:m一測量組數(shu);n一每組包含的測(cè)量次數;K*ij一第j組中(zhong)第k次測量結果;`K*j一(yī)第j組測量結果的(de)平均值。
計算結果(guo)應小于精度的1/2。
2.電(diàn)磁流量計現場核(he)查
　　根據檢測結果(guǒ)設定對應的參數(shu),利用現場标準管(guan)段🧡對現場電磁流(liú)量計進行核查試(shì)驗。試驗時應至少(shao)在💜使用的流量範(fàn)圍内取3個流量點(dian)，每--個流量點的試(shi)驗結果按式(7)進行(háng)🐕比對。
 
　　式中:q1一電磁(cí)流量計示值;q一外(wai)夾式超聲波流量(liang)計示🛀值;U一外📐夾♉式(shi)超聲波流量計測(ce)量不确定度;U1一電(dian)磁流量計标稱測(cè)量不确定度。
　　試驗(yàn)結果如滿足式(7)的(de)要求,即認爲結果(guo)滿意,電磁♉流量計(ji)可繼續使用。電磁(ci)流量計可在此保(bǎo)證條件下使用4年(nian)💘,到期後應和标準(zhǔn)管段一并送檢。
四(sì)、結束語
　　利用外夾(jiá)式超聲波流量計(jì)對電磁流量計進(jìn)行在線核查👉來驗(yan)證在線電磁流量(liang)計的工作狀況,一(yī)-定程度上可以延(yan)長電磁流量計的(de)檢定周期,在有限(xian)試驗次數上證🈲明(míng)是可👣行的,但該方(fang)法也存在一定的(de)局限性,如外夾式(shì)超聲波流量計發(fa)生🤞換能器損✔️壞，将(jiāng)會影響多個标準(zhun)管段的使用風險(xian),需要進一⭐步研究(jiū)。

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