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技術(shù)文章
關(guān)于大口徑電磁流量計的檢定方法研究與探討
點擊次數(shù)：165 發(fā)布時間：2016-3-6
一、本文導語
隨著政府及社會對于水資源的重視程度的提高，同時供水企業(yè)本身對于供水環(huán)節(jié)經(jīng)濟核算的要求，使對于大口徑的流量計需求日益增加，與此同時，也使得大口徑流量計校驗和定期檢定問題的解決越來越突出。目前，供水行業(yè)應(yīng)用的流量計管徑為300mm-1500mm，甚至口徑更大。供暖系統(tǒng)中，已逐漸地采用了大口徑熱能表，但但我國的大口徑熱能表檢定的標準裝置生產(chǎn)和研制卻沒有跟得上。熱能表由流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器3個部分組成，根據(jù)檢定的原理，熱能表檢定主要指對流量測量裝置即流量計的檢定。到底使用哪一種流量計設(shè)備呢，根據(jù)我們的多年經(jīng)驗及使用效果反饋，推薦采用電磁流量計，這樣可以提高熱能表的檢定準確性。電磁流量計的測量精度高（0.5%、0.3%）；測量管道內(nèi)無障礙物與可動部件，流體流經(jīng)儀表無壓損；測量范圍較寬，滿度值時在0.5～15m/s內(nèi)選定，zui大測量口徑達到3000mm，所以電磁流量計被*為理想的大管徑計量儀表。
二、流量計檢定方法及原理
流量就是單位時間內(nèi)流體通過一定截面積的量，這個量如用流體的體積表示就為體積流量；平均流量就是在測量時間內(nèi)流量的平均值。大口徑流量計的檢定裝置包括流體源、穩(wěn)壓裝置、管路系統(tǒng)、計時器、標準容器以及換向器等附屬設(shè)備。工作原理：將被檢流量計安裝到裝置上，啟動液體循環(huán)系統(tǒng)，使液體流經(jīng)被檢流量計和標準流量計，同步操作被檢流量計和標準流量計，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計的計量準確度和重復性。
根據(jù)使用標準量具的不同，檢定方法分為容積法、質(zhì)量法和標準表法。容積法是通過標準容器測量一段時間內(nèi)工作量器中的液體體積流出量。質(zhì)量法是通過天平稱量一段時間內(nèi)容器中的液體質(zhì)量，從而計算出流量。標準表法是以標準流量計為標準器具，使流體在相同時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標準流量計和被檢流量計，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計的計量性能。
容積法分為靜態(tài)容積法和變水頭法（動態(tài)容積法）。靜態(tài)容積法將水塔和標準容器分開，壓頭恒定，靜態(tài)讀數(shù)；變水頭法將水塔和標準容器分開，壓頭一直變小，動態(tài)讀數(shù)。容積法的缺點是設(shè)備龐大，標準容器的容積隨流量計口徑增大而增大、隨檢定時間的增長而增加。標準表法克服了以上缺點，在相同流量下，標準表法應(yīng)用容器的容積較容積法小，而且檢定的時間可以加長。對于分辨率不高的被檢表來說，加長檢定時間是一種有效減小檢定誤差的方法。一般的檢定裝置采用標準表法進行檢定，對于檢定要求高的儀表采用標準表法加質(zhì)量法進行檢定，以保證測量的準確性。
三、流量計實驗室及現(xiàn)場檢定對比分析
計量器具在安裝使用前必須進行強制檢定，這就需要進行實驗室檢定。在使用過程中還需要對其進行后續(xù)檢定，也就是在線檢定，以保證其測量的準確性。
1.實驗室檢定
實驗室大口徑流量計檢定的標準裝置采用恒水頭式結(jié)構(gòu)。此裝置的水塔起溢流穩(wěn)壓作用，水頭高30m，容積為1000m3，符合大口徑儀表的檢定要求，zui大流量為15000m3/h；水池容量為2000m3；標準流量計采用E-magDNl000mm的智能電磁流量計；標準直管段DNl000mm總長50m，被檢流量計的試驗管段總長為36m，滿足電磁流量計檢定時對直管段的要求；裝置度為0.15%；測控系統(tǒng)采用工控機控制，用數(shù)據(jù)采集卡采集流量、壓力等測量參數(shù)，編寫軟件對被檢表進行檢定，并對誤差進行修正。
根據(jù)JJGl64-2000（（液體流量標準裝置檢定規(guī)程》的規(guī)定，標準設(shè)備和儀器的不確定度應(yīng)優(yōu)于被檢裝置的不確定度。因此標準流量計應(yīng)具有較高的度、可靠性良好、流量范圍寬等特點，比較各種流量計，選擇電磁流量計作為標準表。因為電磁流量計公稱通徑范圍大，從DN3到DN3000；流體zui高流速可達15m/s；轉(zhuǎn)換器采用功耗低、零點穩(wěn)定、度高的新穎勵磁方式，精度可達±0.3%或±0.5%，流量范圍度可達l500：l；轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型，采用16位微處理器，易于編程，設(shè)定參數(shù)方便，應(yīng)用可靠性強的表面安裝技術(shù)（SMT），可進行自診斷；電磁流量計為雙向測量，有3個積算器，有脈沖、電流、數(shù)字通訊等多種輸出信號，滿足二次儀表測量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信。
選擇智能電磁流量計作為標準表，并用標準表法對該儀表在不同流量下測量多個流量點。電磁流量計隨著流量的增大線性減小，誤差減小。
2.現(xiàn)場檢定
流量計的現(xiàn)場工作條件與實驗室校驗的工作條件相差很大，流量計準確度偏離無法確定。現(xiàn)場檢定同樣也應(yīng)用標準表法進行檢定，選擇便攜式超聲波流量計作為標準表，便攜式超聲波流量計是一種外夾便攜式的流量計量儀表，具有精度高、重復性好、靈敏度高、安裝使用方便、能在露天惡劣環(huán)境下工作等特點，比較適用于大口徑流量計的現(xiàn)場檢測和校準。經(jīng)比較，選用美國寶麗森DCT-7088電磁流量計，它基本滿足上述要求，此流量計采用了*的數(shù)字處理技術(shù)和聲波時差探測法，可以降低測量介質(zhì)中固體或氣泡對測量精度的影響。配有“TimeGATE”信號分析軟件，可利用微軟Windows風格圖形界面形式來設(shè)置流量計并進行全面的波形分析，來取代對流量計的直接設(shè)置和操作。其原理是：在現(xiàn)場大口徑流量計所在管道上安裝一個準確度較高的便攜式超聲波流量計作為標準表，同時記錄被檢表和標準表的流量，以標準表作為標準值，計算被檢流量計的誤差，進而調(diào)整被檢流量計系數(shù)，使被檢電磁流量計與便攜式超聲波流量計示數(shù)相一致，以達到檢測、校準現(xiàn)場流量計的目的。
使用便攜式超聲波流量計可實現(xiàn)不斷流測量，設(shè)備便于攜帶，安裝方便；流體中不插入任何元件，對流速無影響，無壓損，穩(wěn)定性好；外夾式探頭，可移動安裝測量；能用于任何液體，特別是具有高粘度、強腐蝕、非導電性等性能液體的流量測量，也能測量氣體的流量；量程比較寬，可達5：l；輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點。但是使用便攜式超聲波傳感器也存在一些缺點：當被測液體中含有氣泡或有雜音時，將會影響測量精度，故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段，而現(xiàn)場實際情況難以確定，人為因素影響大，現(xiàn)場流量不易控制，難以進行全量程測試。此外，結(jié)構(gòu)復雜，成本較高。
四、結(jié)論與認識
1.由于大口徑流量計多數(shù)是電磁流量計或插入式超聲波流量計，儀表結(jié)構(gòu)大多為法蘭連接或者是插入管道，只有在停流時才允許拆卸，且拆裝和運輸送檢十分麻煩；
2.流量計的現(xiàn)場工作條件與實驗室校驗的工作條件相差很大，流量計準確度偏離無法確定。
3.采用便攜式超聲波流量計進行大口徑流量計在線測量，方便了供水企業(yè)的計量工作，也有效的降低了資金的消耗。在現(xiàn)場檢定的誤差分析及修正方面可進一步開展研究工作。(本文由潤中儀表科技有限公司整理發(fā)布)
隨著政府及社會對于水資源的重視程度的提高，同時供水企業(yè)本身對于供水環(huán)節(jié)經(jīng)濟核算的要求，使對于大口徑的流量計需求日益增加，與此同時，也使得大口徑流量計校驗和定期檢定問題的解決越來越突出。目前，供水行業(yè)應(yīng)用的流量計管徑為300mm-1500mm，甚至口徑更大。供暖系統(tǒng)中，已逐漸地采用了大口徑熱能表，但但我國的大口徑熱能表檢定的標準裝置生產(chǎn)和研制卻沒有跟得上。熱能表由流量傳感器、配對溫度傳感器和計算器3個部分組成，根據(jù)檢定的原理，熱能表檢定主要指對流量測量裝置即流量計的檢定。到底使用哪一種流量計設(shè)備呢，根據(jù)我們的多年經(jīng)驗及使用效果反饋，推薦采用電磁流量計，這樣可以提高熱能表的檢定準確性。電磁流量計的測量精度高（0.5%、0.3%）；測量管道內(nèi)無障礙物與可動部件，流體流經(jīng)儀表無壓損；測量范圍較寬，滿度值時在0.5～15m/s內(nèi)選定，zui大測量口徑達到3000mm，所以電磁流量計被*為理想的大管徑計量儀表。
二、流量計檢定方法及原理
流量就是單位時間內(nèi)流體通過一定截面積的量，這個量如用流體的體積表示就為體積流量；平均流量就是在測量時間內(nèi)流量的平均值。大口徑流量計的檢定裝置包括流體源、穩(wěn)壓裝置、管路系統(tǒng)、計時器、標準容器以及換向器等附屬設(shè)備。工作原理：將被檢流量計安裝到裝置上，啟動液體循環(huán)系統(tǒng)，使液體流經(jīng)被檢流量計和標準流量計，同步操作被檢流量計和標準流量計，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計的計量準確度和重復性。
根據(jù)使用標準量具的不同，檢定方法分為容積法、質(zhì)量法和標準表法。容積法是通過標準容器測量一段時間內(nèi)工作量器中的液體體積流出量。質(zhì)量法是通過天平稱量一段時間內(nèi)容器中的液體質(zhì)量，從而計算出流量。標準表法是以標準流量計為標準器具，使流體在相同時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標準流量計和被檢流量計，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計的計量性能。
容積法分為靜態(tài)容積法和變水頭法（動態(tài)容積法）。靜態(tài)容積法將水塔和標準容器分開，壓頭恒定，靜態(tài)讀數(shù)；變水頭法將水塔和標準容器分開，壓頭一直變小，動態(tài)讀數(shù)。容積法的缺點是設(shè)備龐大，標準容器的容積隨流量計口徑增大而增大、隨檢定時間的增長而增加。標準表法克服了以上缺點，在相同流量下，標準表法應(yīng)用容器的容積較容積法小，而且檢定的時間可以加長。對于分辨率不高的被檢表來說，加長檢定時間是一種有效減小檢定誤差的方法。一般的檢定裝置采用標準表法進行檢定，對于檢定要求高的儀表采用標準表法加質(zhì)量法進行檢定，以保證測量的準確性。
三、流量計實驗室及現(xiàn)場檢定對比分析
計量器具在安裝使用前必須進行強制檢定，這就需要進行實驗室檢定。在使用過程中還需要對其進行后續(xù)檢定，也就是在線檢定，以保證其測量的準確性。
1.實驗室檢定
實驗室大口徑流量計檢定的標準裝置采用恒水頭式結(jié)構(gòu)。此裝置的水塔起溢流穩(wěn)壓作用，水頭高30m，容積為1000m3，符合大口徑儀表的檢定要求，zui大流量為15000m3/h；水池容量為2000m3；標準流量計采用E-magDNl000mm的智能電磁流量計；標準直管段DNl000mm總長50m，被檢流量計的試驗管段總長為36m，滿足電磁流量計檢定時對直管段的要求；裝置度為0.15%；測控系統(tǒng)采用工控機控制，用數(shù)據(jù)采集卡采集流量、壓力等測量參數(shù)，編寫軟件對被檢表進行檢定，并對誤差進行修正。
根據(jù)JJGl64-2000（（液體流量標準裝置檢定規(guī)程》的規(guī)定，標準設(shè)備和儀器的不確定度應(yīng)優(yōu)于被檢裝置的不確定度。因此標準流量計應(yīng)具有較高的度、可靠性良好、流量范圍寬等特點，比較各種流量計，選擇電磁流量計作為標準表。因為電磁流量計公稱通徑范圍大，從DN3到DN3000；流體zui高流速可達15m/s；轉(zhuǎn)換器采用功耗低、零點穩(wěn)定、度高的新穎勵磁方式，精度可達±0.3%或±0.5%，流量范圍度可達l500：l；轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型，采用16位微處理器，易于編程，設(shè)定參數(shù)方便，應(yīng)用可靠性強的表面安裝技術(shù)（SMT），可進行自診斷；電磁流量計為雙向測量，有3個積算器，有脈沖、電流、數(shù)字通訊等多種輸出信號，滿足二次儀表測量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信。
選擇智能電磁流量計作為標準表，并用標準表法對該儀表在不同流量下測量多個流量點。電磁流量計隨著流量的增大線性減小，誤差減小。
2.現(xiàn)場檢定
流量計的現(xiàn)場工作條件與實驗室校驗的工作條件相差很大，流量計準確度偏離無法確定。現(xiàn)場檢定同樣也應(yīng)用標準表法進行檢定，選擇便攜式超聲波流量計作為標準表，便攜式超聲波流量計是一種外夾便攜式的流量計量儀表，具有精度高、重復性好、靈敏度高、安裝使用方便、能在露天惡劣環(huán)境下工作等特點，比較適用于大口徑流量計的現(xiàn)場檢測和校準。經(jīng)比較，選用美國寶麗森DCT-7088電磁流量計，它基本滿足上述要求，此流量計采用了*的數(shù)字處理技術(shù)和聲波時差探測法，可以降低測量介質(zhì)中固體或氣泡對測量精度的影響。配有“TimeGATE”信號分析軟件，可利用微軟Windows風格圖形界面形式來設(shè)置流量計并進行全面的波形分析，來取代對流量計的直接設(shè)置和操作。其原理是：在現(xiàn)場大口徑流量計所在管道上安裝一個準確度較高的便攜式超聲波流量計作為標準表，同時記錄被檢表和標準表的流量，以標準表作為標準值，計算被檢流量計的誤差，進而調(diào)整被檢流量計系數(shù)，使被檢電磁流量計與便攜式超聲波流量計示數(shù)相一致，以達到檢測、校準現(xiàn)場流量計的目的。
使用便攜式超聲波流量計可實現(xiàn)不斷流測量，設(shè)備便于攜帶，安裝方便；流體中不插入任何元件，對流速無影響，無壓損，穩(wěn)定性好；外夾式探頭，可移動安裝測量；能用于任何液體，特別是具有高粘度、強腐蝕、非導電性等性能液體的流量測量，也能測量氣體的流量；量程比較寬，可達5：l；輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點。但是使用便攜式超聲波傳感器也存在一些缺點：當被測液體中含有氣泡或有雜音時，將會影響測量精度，故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段，而現(xiàn)場實際情況難以確定，人為因素影響大，現(xiàn)場流量不易控制，難以進行全量程測試。此外，結(jié)構(gòu)復雜，成本較高。
四、結(jié)論與認識
1.由于大口徑流量計多數(shù)是電磁流量計或插入式超聲波流量計，儀表結(jié)構(gòu)大多為法蘭連接或者是插入管道，只有在停流時才允許拆卸，且拆裝和運輸送檢十分麻煩；
2.流量計的現(xiàn)場工作條件與實驗室校驗的工作條件相差很大，流量計準確度偏離無法確定。
3.采用便攜式超聲波流量計進行大口徑流量計在線測量，方便了供水企業(yè)的計量工作，也有效的降低了資金的消耗。在現(xiàn)場檢定的誤差分析及修正方面可進一步開展研究工作。(本文由潤中儀表科技有限公司整理發(fā)布)