摘要:測量(liang)微小流量 的流(liu)量計在很多行(hang)業得到廣泛應(yīng)用。如果某一台(tai)計量計的示值(zhí)精度受到懷疑(yi)，就有必要用簡(jiǎn)單易行的🔞方法(fa)對流量計進行(hang)現場校準、比對(duì)，以消除疑慮。對(dui)特🛀别重要的測(cè)量點，則在正式(shi)投💁運前就需進(jin)🔴行這樣的校準(zhǔn)、比對。介質爲液(yè)體時，宜将液體(ti)從放淨閥導出(chu)，并用容器收集(jí)💘稱重。當介質爲(wèi)蒸汽時，宜将導(dǎo)出的蒸汽先變(bian)成凝結水，然後(hou)稱重。當介質爲(wèi)氣體時，宜用皂(zào)膜💃🏻流量計、濕式(shi)氣體流量計等(deng)進行在線實時(shí)校準、比對📐。在作(zuò)零位校驗時，應(yīng)排除小信号切(qiē)除的幹擾。文中(zhōng)還提出了保證(zheng)校準品質🌈的措(cuo)施。對于不宜作(zuò)現場校準的測(cè)量點，則可用基(jī)于質🏃🏻量守恒定(ding)律的方法等作(zuò)現場驗證。
　　内藏(cang)孔闆流量計 、 小(xiǎo)孔闆流量計 ，以(yǐ)其顯著的特點(diǎn)使其在制藥等(děng)精細化工行業(yè)、化工小試驗裝(zhuāng)💛置以及輕工行(hang)業的添加劑流(liú)量測量👌中，得到(dào)廣🐕泛應用。是标(biāo)準孔闆流量計(jì)往微小流量方(fang)向的延伸。
　　但因(yīn)其測量精度不(bu)是由國際标準(zhǔn)或國家标準保(bao)🏃證的，所🏒以初次(ci)使用者往往有(you)些不夠放心。好(hǎo)在這種流量計(ji)的實測流🙇‍♀️量一(yī)般都很小，可以(yǐ)根據工藝流程(cheng)的特點，例如用(yòng)流程中的切斷(duàn)閥和放淨閥或(huo)自控專業預設(shè)的校驗口，實現(xiàn)測量示值❄️精度(dù)的現場校準。
　　在(zai)開展此項工作(zuò)時，如果所用的(de)标準器測量結(jie)果🛀的不确定🔱度(du)⚽不大于被校流(liú)量計最大允許(xu)誤差絕對值1/3時(shi)，稱爲校準，否則(zé)隻能稱比對。在(zai)不用标準器時(shí)，屬于驗證。
　　這種(zhǒng)校準的結果因(yin)爲已包含流體(tǐ)密度、黏度、等熵(shang)指數等物性與(yǔ)設計計算時的(de)偏離，也包含了(le)溫度、壓力等工(gōng)況參數的偏離(li)的影響。還包含(hán)了使用環境偏(piān)離🌏參比條件的(de)影響，以及安裝(zhuāng)情況對測量誤(wù)差的影響，所校(xiào)準得到的結果(guo)☀️更具有實際意(yi)義。
1微小流量的(de)驗證
1.1流量測量(liang)結果驗證的難(nán)點
　　在化工、石化(hua)等生産過程中(zhōng)，安裝有大量的(de)過程變量🌂測量(liàng)儀表，其中溫度(du)、壓力、流量、液位(wei)測量儀表數量(liàng)巨大，種類也極(ji)其繁多。但是它(ta)們卻有一個共(gòng)同♊的特點🆚，就是(shì)測量結果的使(shǐ)用者對儀表示(shì)值精度産生懷(huái)疑時，都要想盡(jìn)辦法予💁以驗證(zheng)，搞清楚關鍵儀(yí)表的測量🎯結果(guo)究競是否正确(que)。所以驗證問題(tí)不隻存在于流(liu)量之中，在溫度(dù)，壓力、液位的測(cè)量📞中，同樣存在(zai)，隻是流量之外(wai)的⛷️要容易和簡(jian)單得多。例如溫(wen)度測量，對于特(tè)别重要的測量(liàng)點，常選用 雙支(zhī)鉑熱電阻 、 雙支(zhī)熱電偶 ，或在溫(wen)度傳感器旁邊(biān)，開設一個可以(yi)插人标準水☀️銀(yín)溫度計的校驗(yan)口，增加的投資(zi)也微不足道。再(zai)比如壓力測量(liàng)，在 壓力變送器(qì) 附近增設--個 彈(dàn)簧管壓力表 用(yòng)于對照，也隻需(xū)舉手之勞。而液(ye)位測量結果的(de)校對也不困✨難(nán)，因爲大多數配(pèi)有液位測量儀(yí)表的設備上，大(dà)多同時配有 玻(bō)璃管液位計 、玻(bo)璃闆液位計或(huò)其他原理的液(yè)位計。例如在工(gōng)業🍓鍋爐♌汽包液(yè)🆚位的測量中，一(yi)般都裝有3~4套不(bu)同原理的液位(wèi)測量手段，以✌️便(biàn)相♍互對照，确保(bao)安全。與此相🌏似(sì)的例子在流量(liang)測量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼中是不多(duo)見的💰。
 
　　圖1所示是(shì)冗餘設置的雙(shuang)檢測器渦街流(liú)量傳感器。美國(guo)洛克威爾公司(sī)有一項科研成(cheng)果，即一台渦輪(lun)流量計中💃配有(yǒu)兩個🚶傾角不同(tóng)的渦輪，其中傾(qing)角大的渦輪轉(zhuǎn)速高，精度高，但(dàn)壽命短，而傾角(jiǎo)小的一個渦輪(lun)恰巧相反，取其(qí)壽命長的優點(dian)作爲判斷主渦(wō)輪失準的手段(duan)。兩個渦輪的電(dian)磁檢測器輸出(chu)的頻率保持一(yi)定的比例，并由(you)微電✍️子電路判(pan)斷，一旦頻率差(cha)超過設定的🔴區(qu)間，即判主渦輪(lún)失準，發出報警(jing)🌍信号。
　　在大型發(fā)電機組的配套(tào)鍋爐上，進水流(liu)量是一個關鍵(jiàn)參數，往往一副(fù)差壓孔闆上配(pei)有三對取壓口(kǒu)和相互獨立的(de)三台差壓變送(song)器，其中一台用(yòng)于控制，一台用(yòng)于計量，而聯鎖(suǒ)輸出則由三台(tái)變送器按三取(qu)二表決結果決(jué)定，從而确保安(ān)全”。
　　這種多重冗(rong)餘并用三取二(er)表決的方法确(què)保流量⛱️測量結(jie)果安全可靠的(de)做法，在大型石(shi)化裝置中也經(jing)常采用。但要✉️付(fu)出相應的代價(jia)。
1.2流量測量結果(guo)正确性驗證的(de)一般方法
　　闡述(shu)了這種驗證的(de)常用方法:
(1)基于(yu)質量守恒定律(lü)的方法;
(2)基于熱(rè)量平衡關系的(de)方法問;
(3)基于設(she)備能力估算的(de)方法"。
　　其中方法(fǎ)(1)用得最多。在文(wen)獻圖中列舉了(le)9個實際例子。例(li)如🐇用于貿易交(jiao)接計量的表計(jì)，大多采用一根(gēn)管道兩套表的(de)🐪配置，其中上遊(you)表計歸供方所(suǒ)有，下遊表計歸(gui)需方所有"。
　　在油(you)庫的油品發貨(huo)計量站，若幹台(tái)發貨用的流量(liàng)計定期用精度(dù)足夠高的基地(dì)式标準流量計(jì)校準。在天然氣(qi)長輸🧑🏽‍🤝‍🧑🏻管網的計(ji)量站場，也普遍(biàn)采用一台标準(zhǔn)流量計對若幹(gan)台發貨計量表(biao)計，經閥門切換(huàn)的方法實現就(jiù)地校🌍準。這種儀(yí)表配置方法在(zai)貿易🏃‍♀️交接中廣(guǎng)泛應用，但在過(guò)程控制中卻極(jí)少采用，原因之(zhī)一是投資🔞太高(gāo)，其次是對精度(dù)的要求也🐆沒有(yǒu)㊙️那麽高。而是采(cǎi)用經濟而㊙️且簡(jiǎn)單易行的方法(fa)。例如各分表流(liú)量示值之❄️和與(yǔ)總表相等的關(guān)系。鍋爐發汽流(liu)量應等于進水(shui)流量與排污流(liú)量之差的📱關系(xi)。經蒸汽流量計(jì)計量的蒸汽，全(quan)部凝結後應得(de)到質量相等的(de)凝結水的關系(xi)。在用流量批量(liàng)控制儀定量裝(zhuang)車的流程中，裝(zhuāng)車完畢,一般均(jun1)需地中衡複測(ce)，這也是一個計(jì)量精度驗證的(de)過程。便攜式超(chāo)聲流🚶‍♀️量計在液(yè)體流量測量的(de)比對和維修中(zhōng)，扮演着❗重✉️要角(jiǎo)色。這種流量計(ji)精度不夠高,談(tán)不上校準，但如(ru)果被🈲懷疑的流(liú)量計的确誤差(chà)較大,用它🏃來比(bi)對，還是能夠做(zuo)出結論的。
2微小(xiao)流量測量儀表(biǎo)的現場校準
　　微(wēi)小流量測量儀(yi)表的精度校準(zhǔn)、驗證的特點在(zài)于“微小”，像1~10kg/h測量(liang)範圍的内藏孔(kong)闆流量計，隻要(yào)--個量筒就能實(shí)現驗證。一支微(wei)型✉️浮子式氣體(tǐ)流量計，用幾🔞十(shi)元錢一支的皂(zao)膜流量計就能(neng)實現校準。而适(shi)用于大流量測(ce)量儀表驗證的(de)方法或設備，在(zài)微小流量中，有(you)時卻😄不合用。
2.1液(ye)體微小流量測(ce)量儀表的現場(chǎng)驗證
　　液體微小(xiao)流量測量儀表(biao)的精度大多可(ke)用稱重法進行(hang)驗😍證。典型的例(li)子如圖2所示。
 
　　有(yǒu)時流量計并不(bu)安裝在調節回(hui)路中，這時就需(xū)在🔞流量計下🌏遊(you)管道上找到切(qie)斷閥和放淨閥(fa)或專門設置的(de)校驗口♍，如圖3所(suǒ)示。
 
　　在圖3中，将切(qiē)斷閥V關斷，就可(ke)對流量計零位(wei)進行檢查，打開(kāi)放淨閥V2就可将(jiang)液體導出放入(rù)容器稱重。通常(chang)可㊙️改變V2開度使(shǐ)FIQ的瞬時流量qm爲(wei)常用值，并經軟(ruan)管導人容器，而(er)且要注意軟管(guan)中液體滞留量(liang)對校準🎯、比對結(jié)果的影響。
　　用這(zhe)種方法實施校(xiao)準、比對，不僅适(shi)用于内藏孔闆(pan)流量計、小孔闆(pan)流量計，也适用(yong)于 微小口徑電(diàn)磁流量計 、 渦輪(lun)流量計 及 浮子(zi)流量計 等。
2.2流量(liang)零位的檢查與(yǔ)校驗
　　關斷切斷(duàn)閥對流量零位(wei)示值進行檢查(cha)和校驗是流量(liàng)示值驗證的首(shou)要任務。這是因(yīn)爲流量計零位(wei)如果⛷️不準，将對(duì)量程範圍内的(de)各點示值都産(chan)生影響。在作零(líng)位檢查和校驗(yàn)時應🏃‍♂️注意以下(xià)事項。
(1)确認測量(liàng)管内的流體已(yǐ)停止流動，而且(qie)儀表處于正常(chang)測量狀态。當然(rán)确保安全萬無(wu)一失是首要的(de)。
(2)排除小信号切(qiē)除對校零I作的(de)幹擾。
　　在模拟輸(shu)出的流量計中(zhōng)，一般均有小信(xin)号切除功能。這(zhè)是因爲模拟電(diàn)路總會有一定(dìng)幅值的漂移。這(zhè)種漂移往往導(dǎo)🈲緻實際上流體(ti)已停止流動，儀(yi)表卻🐇有小.流量(liàng)指示，爲了避免(mian)這種🤞令人不快(kuài)的事情出㊙️現，于(yú)是就設計了小(xiǎo)信号切除👨‍❤️‍👨功能(neng)"，例如電磁流量(liang)計，一般取滿量(liang)程流量的2%爲切(qiē)除點，即在實際(jì)流量小于2%FS時,儀(yi)表💋統統顯示零(ling)流量。于是問題(ti)得到解決。但是(shi)又産生新的問(wèn)題，即✨在實際流(liu)🈚量小于2%FS甚至存(cun)☁️在✂️反向流動時(shí)，儀表一概顯示(shì)零流量，從而産(chan)生一個假象。所(suo)以在校零時🏃🏻,應(ying)将小信号切除(chú)功能暫時撒銷(xiao)。
　　差壓式流量計(ji) 都避不開開平(ping)方運算這一環(huán)節。這一運算人(rén)們喜歡交由差(cha)⛹🏻‍♀️壓變送器去完(wan)成。這樣，相對流(liu)量較小時能獲(huo)✊得較大的電流(liú)輸出，從而使得(de)将差壓信号傳(chuán)送到後🔴續儀表(biao)必不可少的DIA轉(zhuan)👣換和A/D轉換引入(rù)的誤㊙️差予以削(xue)弱。
　　在差壓式流(liú)量計中，小信号(hao)切除的作用更(gèng)加突出，因爲開(kai)平方運算的關(guān)系，使得流量在(zai)零點附近，運⭕算(suàn)模塊具有非⭕常(chang)大的增益。例如(rú)差壓有+0.04%FS的漂移(yí)，開平方之後就(jiu)有2%FS的輸出🐕。所以(yǐ)小流量信号切(qiē)除點一🙇‍♀️般定得(de)比較高。橫河公(gong)司的EJA110E型❤️差壓變(bian)送器出廠設置(zhì)定在滿量程差(chà)壓的1%,對應滿量(liàng)程流✨量的10%。這樣(yàng)--來😍使流量顯示(shì)的死區變得更(geng)大。如果小信号(hào)切🏃‍♂️除模🧡式指定(dìng)爲“切到0”，則流量(liang)小于10.0%FS的所有各(ge)點，儀表都顯示(shì)零。以至在調零(ling)操㊙️作時，外部調(diào)零螺釘順時針(zhen)或反時針旋轉(zhuǎn)很多圈，輸出都(dōu)無動于衷。“切到(dao)線性”的功能，從(cóng)而使死區不死(si)，即流量小于指(zhǐ)定值後，輸出與(yu)輸人之間呈線(xian)性關系，甚至在(zài)差壓.爲負值時(shi)，仍有對應的變(bian)化值，從而使調(diao)整更方便。這樣(yang)信号切除的關(guan)系🤟如圖4所示。
 
(3)流(liú)量零點與差壓(ya)零點的差異
　　差(chà)壓式流量計在(zai)做校零操作時(shí)，習慣性動作是(shì)将 三閥組 中的(de)負壓閥關閉，然(ran)後打開平衡閥(fá)，如果變送器輸(shu)出不爲4mA,則作相(xiang)應調整。調校完(wan)畢将流量計投(tóu)人運行，這時如(rú)果将與流量計(jì)串聯的切斷閥(fa)關斷，流體停止(zhǐ)流🌏動，有時會發(fa)現流量示值并(bing)不🛀爲零，甚至會(hui)有負的差壓顯(xian)示。這多半是因(yīn)儀表的安裝有(you)缺陷，流動雖已(yi)停止，節流件前(qián)後差壓已爲零(ling),但因差壓🍉信号(hao)傳遞失❗真，使得(dé)變送器接收到(dao)的差壓信号并(bìng)不爲零。因此， 差(chà)壓變送器 零點(dian)正确并不等于(yu)流量零點正确(que)。需要在變送器(qì)完成校零後，關(guan)斷切斷閥，流量(liàng)示值仍爲零。因(yīn)此需排除安裝(zhuang)缺陷🌈。
2.3流量示值(zhi)現場驗證的操(cao)作
　　流量計示值(zhí)正确性的驗證(zhèng)，由于現場條件(jiàn)所限，一般不能(néng)采取實驗室校(xiào)準所用的方法(fǎ)。按照計量檢定(dìng)規程,流量計在(zai)作❗實流校準時(shí),在規定的時間(jiān)間隔内，同時讀(du)取被校表示值(zhí)和😘标準表示值(zhi)N次，然後取平均(jun)值📱并計算該校(xiao)驗點本次校驗(yàn)示值誤差。
 
　　一個(ge)校驗點相同的(de)校驗進行三次(cì)，得到三個誤差(cha)值，然後計算該(gāi)校驗點平均誤(wu)差和重複性。
　　現(xiàn)場校準所用的(de)方法，從原理來(lái)看與式(1)是相同(tóng)的，但操作方法(fa)有明顯的差異(yi)。現場校準、比對(dui)中，式(1)中的qm用累(lei)積值的增量Qm代(dai)替，qsi用稱量結果(guǒ)代替,校準點爲(wèi)常用流量。因此(cǐ)要簡🥰單得多。
2.4精(jing)餾塔各路流量(liàng)的驗證
　　液相進(jin)料頂底采出的(de)精餾塔在制藥(yào)廠“用得很多，而(ér)❓且多配有💯流量(liang)計，由于精餾塔(ta)塔頂采出量D、塔(tǎ)底采出量B與進(jin)料量F之☂️間有下(xia)面的關系
F=D+B(2)
　　所以(yǐ)可用這個關系(xi)對相關的三路(lù)流量進行分析(xī)判斷。
2.5氣體微小(xiao)流量測量儀表(biao)的現場驗證
　　氣(qi)體微小流量測(cè)量儀表的現場(chang)校準、比對，同 液(ye)體流量計 不同(tóng)，因爲從流程中(zhong)導出的氣體無(wu)法被收集并用(yòng)稱🐕重的方法得(de)到其質量，隻能(néng)用另一台流量(liang)計對其進行測(ce)☔量。
　　在石化、化工(gong)行業的分析室(shì)，分析人員用皂(zào)膜流量計對氣(qì)相🌏色譜儀上的(de)微型浮子流量(liàng)計 進行标定。類(lei)似的情況，這種(zhong)标準流量計也(yě)可用來對😍流程(chéng)💋中❄️的微小氣體(tǐ)流量計進行校(xiao)準，在這種流量(liang)計中，不同規🌏格(ge)的玻璃管對應(ying)的流量範圍也(yě)不同，最大可測(ce)量♋60L/min的流量，精度(du)可達1.0%，其外形如(ru)圖5所示。
 
　　濕式氣(qi)體流量計是一(yī)種典型的容積(jī)式流量計，不确(que)定度可達0.5%，也适(shì)合作爲标準器(qi)，流量測量上限(xiàn)可達3000L/h，其🌂工作👣原(yuán)理如圖6所示.
 
　　上(shang)述兩種可作标(biao)準表使用的氣(qì)體流量計，顯示(shì)的🏃🏻‍♂️都是當時當(dāng)地大氣壓力條(tiao)件下當時氣體(tǐ)溫度條件下的(de)體🔴積流量，如果(guǒ)要得到标準狀(zhuàng)态體積流量，則(zé)需用☎️式(3)進行換(huàn)算.
 
　　如果要得到(dao)質量流量，則需(xu)再乘上氣體的(de)标準狀态密度(du)Pn。
　　當需要校準的(de)流量值更大時(shí)，則可選用玻璃(lí)浮子流量計 ，隻(zhi)是精度較低，隻(zhi)能用作比對。有(you)些被校對象氣(qì)體靜壓較高，而(ér)且現場有容積(ji)已知的容器，也(ye)可應用PVTt法實現(xiàn)校準、比對或驗(yàn)證。
2.6蒸汽微小流(liu)量測量儀表的(de)現場驗證
　　上述(shu)用于驗證氣體(tǐ)流量計的三種(zhǒng)标準表都不适(shì)合🛀測量蒸汽流(liu)量，但仍可用稱(cheng)重法予以校準(zhǔn)，例如從校驗口(kou)導出的微小流(liu)💋量蒸汽，可以經(jīng)軟管送到🌂裝有(yǒu)冰🈲屑與水的混(hùn)合物的容器底(dǐ)部，将其變成凝(ning)結水，然後稱重(zhòng)，再計🌍算示值誤(wù)差。
2.7保證校準品(pǐn)質的措施
(1)被校(xiao)表所給出的累(lei)積流量應具有(yǒu)足夠高的分辨(bian)力🐇，參與計🌈算誤(wù)差的流量示值(zhi)有效數應在4~5位(wei)之間。合理設置(zhi)流量計的積算(suàn)速率，就能滿足(zú)這一要求。
(2)收集(ji)導出液的容器(qì)應足夠大，每次(cì)測量時間一般(bān)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼不短👅于🏃🏻1min。
(3)稱重用(yòng)的衡器，精度應(yīng)足夠高。
3結束語(yu)
(1)在很多行業都(dou)使用着大量測(cè)量微小流量的(de)流量計㊙️。如果某(mǒu)一台流量計的(de)示值精度受到(dao)懷疑，就有必要(yao)用簡單易行的(de)方法對其進行(hang)校準、比對，或通(tōng)🔅過質量守恒關(guan)🥵系進行驗證，以(yi)消除疑慮。
(2)測量(liàng)液體微小流量(liàng)的流量計，宜利(li)用現場的切斷(duàn)閥和放淨閥📞，将(jiāng)液體導出、收集(jí)、稱重，然後計算(suan)誤差☔。
(3)測量氣體(ti)微小流量的流(liu)量計，宜采用皂(zào)膜流量計、濕式(shì)氣體流量計等(deng)作标準，進行在(zài)線實時校準或(huo)比對。
(4)測量蒸汽(qì)微小流量的流(liú)量計，宜将蒸汽(qì)從校驗口導🔞出(chu)，經軟管送到裝(zhuang)有冰屑與水的(de)混合物的容器(qì)底部，将其變成(cheng)凝結水，然後稱(cheng)重用于誤差計(ji)算。
(5)這種現場校(xiào)準、比對得到的(de)結果不僅包含(hán)器具本身的誤(wù)差，而且包含流(liu)體密度、黏度、等(děng)嫡指數等物性(xing)數據與設計計(ji)算的偏離引人(ren)的影響，溫度、壓(yā)力等工況🐉參數(shu)偏離所産生的(de)影響。還包含了(le)安裝情況對測(ce)量誤差的影響(xiang)以及使用環境(jìng)偏離參比條👄件(jian)的影響，所以，校(xiào)準、比對、驗證的(de)結果更具有實(shí)際意義。但若物(wu)料有毒易燃或(huo)因生産的連續(xù)性不允許物料(liao)導出，則應🔅以安(an)全爲重，不宜采(cai)用現場校準這(zhe)一方法。上述校(xiào)準方法符合有(you)關計✍️量檢定規(guī)程,并在現場應(ying)用中獲得良好(hao)效果。

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