摘要:流量(liàng)儀表在有些使(shǐ)用場所不能離(lí)線校準定期檢(jian)定,如大型輸水(shui)管不允許停役(yi),爲探知現場使(shǐ)🌂用條件下流量(liàng)測量系統的精(jing)度,必須在現場(chang)實施在線校準(zhǔn)、比對或驗證等(děng)三個不同層次(cì)的運作。簡要回(huí)顧了當前實行(hang)的這些在線校(xiao)準和在線比對(duì),着重闡述了電(dian)磁流量計和超(chāo)聲流量計所采(cai)用的評估驗證(zhèng)流量儀表運行(háng)狀況的方法。
0引(yin)言
　　電磁流量計(jì) 和 超聲流量計(ji) 的流量量值通(tong)常在制造廠流(liu)量實驗室的流(liú)量标準裝🐪置上(shang)☂️實流校準,傳遞(dì)量值。然而在現(xian)場流動和使用(yong)條件偏離校準(zhǔn)時的參比工作(zuò)條件下,爲探知(zhi)現場條件也就(jiù)是對測量系統(tǒng)(包括流量儀表(biǎo)、前後連接管、介(jiè)質流動狀态等(děng))的測量準确率(lǜ),或者貿易交接(jiē)計量要求短間(jiān)隔周♈期檢定,以(yǐ)及不容許停役(yi)管線離線校🌍準(zhǔn)的場所,需要在(zài)線校準。
　　流量儀(yí)表的在線校準(zhun)是在現場測量(liàng)條件下将流經(jīng)👌待校準儀表的(de)流體臨時接入(rù)固定式(或移動(dòng)式)流量标準裝(zhuāng)置或标準計量(liàng)器具進行比較(jiao)。除在線🏃‍♂️校準最(zui)高層次外,還有(yǒu)在線比對和在(zài)線驗證兩個層(céng)次。
　　流量儀表在(zai)線比對的工作(zuò)方法和“校準”相(xiang)似,隻是在某些(xie)方♻️面達不到“校(xiao)準”規定,要求相(xiang)對低些,如隻與(yǔ)精度等級相近(jin)的參比測量計(jì)相比。流量儀表(biǎo)在線驗證是采(cai)用間接檢查(驗(yàn))的方法,評估或(huò)驗證儀表的流(liu)量測量值等性(xìng)能仍保持或超(chāo)過㊙️原校準性能(néng)的範圍,爲是否(fou)仍可繼續使用(yong)或需進一步檢(jian)查提供依據。
1在(zai)線校準和在線(xiàn)比對
　　流量儀表(biao)的在線标準,其(qí)校準條件(即流(liu)體物性、操作條(tiáo)件、安裝和環境(jìng)條件)通常是在(zài)與現場實際使(shǐ)🏒用條件充♻️分一(yi)🌂緻的情況下進(jin)行的。常用方法(fa)如圖1所示。

1.1流量标準裝置(zhi)法
　　本方法首先(xiān)在能源工業探(tan)索實踐,當前已(yǐ)在原油和天燃(rán)氣的🔞貿易交接(jie)計量中普遍應(ying)用,例如原油交(jiao)接計量基本上(shàng)實現在現場用(yong)基地式或移動(dong)式✉️标準體📞積管(guǎn)校準;天然氣交(jiao)接計量采用臨(lin)界流文丘裏噴(pēn)嘴📞(音速噴嘴)在(zai)線校準,實例請(qǐng)參閱文獻[1]。
　　流量(liàng)儀表在線比對(dui)所采用的方法(fǎ),大體上和流量(liang)标準裝置法在(zài)線校準相似,有(you)容器衡器比對(duì)法、參🌈比流量計(ji)比對法和👌外夾(jiá)裝換能器超聲(sheng)流量計比對法(fa)等,文獻[1]也有扼(e)要說明。
1.2示蹤法(fa)
　　示蹤法在線校(xiào)準流量儀表技(jì)術在國際上已(yi)相當成🤟熟,早在(zài)上世紀70年代就(jiù)頒發了國際标(biāo)準ISO2975—(1～7)《封閉管道中(zhong)水流量測量———示(shì)蹤法》和ISO4053—(1、4)《封閉管(guan)道中氣體流量(liang)測量———示蹤法》,其(qi)工作原理有兩(liǎng)類:一是恒速注(zhù)入法(也稱稀釋(shi)😄法);二是瞬時注(zhu)入示蹤劑的傳(chuan)🐇輸時間法。傳輸(shu)時間示🎯蹤法也(yě)可使用在明渠(qú)流、非滿管流或(huò)疑有沉澱物💚滿(man)管流的流量校(xiào)準。傳輸法測量(liàng)滿管流液體,在(zai)🔆良好條件下有(yǒu)望得到0.5%的測量(liàng)精度,測量氣🧡體(tǐ)爲0.7%。
1.3速度面積法(fǎ)
　　也是在線校準(zhǔn)的經典方法,亦(yì)有國際标準可(ke)咨遵循,有☎️ISO3354《封🥵閉(bì)🐇管道中清潔水(shuǐ)流量測量———在滿(mǎn)道中和規則流(liú)動條件下采用(yong)♻️流速計的速度(dù)面積法》和ISO3966《封閉(bi)管道中流體流(liu)量測量———采用皮(pí)💛托靜壓管的速(su)度-面積法》。
上世(shì)紀60年代日本就(jiù)曾在水電站現(xiàn)場用流速儀13個(gè)測量🌍點,校準👈DN1000大(dà)管徑電磁流量(liang)計。日本當時還(hai)沒有具備符合(he)要求的大🐇型水(shui)流量标準裝置(zhì)。
　　泵站曾按ISO标準(zhǔn)規定位置布置(zhi)26台流速計,測量(liàng)大型水泵3.5m×1.5m矩形(xing)出🙇🏻水流道平均(jun)流速,以校準用(yòng)差壓法測量泵(bèng)進水道差壓的(de)🍓流出系數,測量(liang)流速在1.2～1.3m/s之間。期(qī)間還用食鹽濃(nóng)度法校準流速(su)計面積法,在實(shi)驗過程中再用(yòng)㊙️食鹽濃度法複(fú)核流速計面積(jī)法的數據[3]。量值(zhí)傳遞流程如圖(tú)2所示。

2在線驗證(zheng)
　　當在線校準和(he)比對兩種方法(fa)都不能實施時(shí),隻能退而采用(yong)☁️在⭐線驗證,其方(fāng)法大體上有:物(wù)料平衡法、熱量(liàng)✊平衡法、設🌈備能(neng)力估算法和其(qi)他參量評估法(fa)⚽等。
2.1物料平衡法(fa)
　　利用測量系統(tǒng)中流入系統各(gè)流量計所測流(liu)量值的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼總🐕和與(yǔ)流出系統各流(liu)量計測量值的(de)總和相等,或其(qí)👌差值在合理範(fan)圍内。例如應用(yòng)于工程交工驗(yan)收時驗證相關(guan)流量計測量結(jie)果,水廠出水總(zong)管流👌量和各輸(shū)🈲送分管總和之(zhī)間的驗證。
2.2熱量(liang)平衡法
　　将與被(bèi)測流量相關聯(lián)的數據代入熱(re)量平衡方程式(shi),計算出流量理(lǐ)論值,以驗證流(liú)量測量值。例如(rú)鍋爐除氧器蒸(zhēng)汽消耗量以進(jin)水流量和水升(sheng)高溫度,以熱量(liàng)平衡計算驗之(zhi)[6]。
2.3設備能力估算(suàn)法
　　根據相關設(shè)備能力估算流(liú)量的一種方法(fǎ)。例如供水企業(yè)測量輸水泵揚(yang)程,按泵的揚程(cheng)-流量(h-q)特征估算(suan)輸水量。
2.4其他參(can)量評估法
　　檢驗(yan)流量計流量信(xìn)号以外其他流(liú)量測量要素的(de)參量,是否🔅仍保(bao)持在原校準流(liu)量時的允許範(fan)圍内,評估驗證(zhèng)所測流量的正(zhèng)确率。如下文兩(liang)節所述檢🧑🏽‍🤝‍🧑🏻驗電(diàn)磁流量計的磁(cí)場強度和測量(liàng)超聲流量計的(de)聲速。
3電磁流量(liang)計在線驗證
　　電(dian)磁流量計是根(gēn)據法拉第電磁(cí)感應定律測量(liang)導電流✍️體流量(liàng)的儀表,感應電(diàn)動勢E即流量信(xìn)号正比🌏于磁🌈感(gǎn)應強度B和被測(cè)平均流速V,
即E=KBDV(1)
式(shì)中:K爲系數;D爲測(ce)量管内徑,均爲(wei)常值。
　　若能證明(ming)測量要素B仍保(bǎo)持在原校準流(liú)量時的允🏃🏻差範(fàn)圍👌内,且證明沒(mei)有影響流量信(xìn)号的其他不利(li)因素(如信号回(huí)✉️路絕緣電阻下(xià)降),就可确認所(suo)測流🈲量值仍☂️保(bao)持原有性能🛀的(de)值。爲證明B維持(chí)原值,應檢❓驗勵(li)磁線圈電阻/絕(jue)緣以及勵磁電(dian)流,評估B;檢查電(dian)❤️極信号電路絕(jué)緣良好,證明流(liú)量信号沒有被(bei)分流;測量電極(jí)接液電阻,評估(gū)電極表面狀況(kuang)是否⭕妨礙正常(chang)測量;檢查測量(liàng)各部件絕緣電(dian)阻以判斷零部(bu)件劣化程度;再(zài)以模拟信号器(qi)及其他🌈通用儀(yí)器檢♈查轉換器(qi)完好性。這些檢(jiǎn)查項💃🏻目如表1所(suǒ)示,文獻[7]有💃詳細(xì)的論述。

4超聲流(liú)量計的在線驗(yàn)證
　　超聲流量計(jì)是利用向流動(dòng)的流體發射超(chao)聲波,傳播時承(chéng)載上流體流速(su)的信息,予以接(jiē)收并檢測流體(tǐ)流速的👣儀表。應(ying)用于石油和天(tian)然氣業儲運交(jiao)接的超聲流量(liang)計是以超☁️聲波(bō)在流體内順逆(ni)兩個方向傳播(bo),利🙇🏻用傳播速度(dù)差與流☂️體流速(sù)之間的關系,求(qiú)取流體流🔴量。如(ru)何在線👄判定運(yun)行中⛷️超聲流量(liàng)計的測量正确(que)率,在天然氣應(yīng)用中人們利用(yòng)實測聲速這一(yī)參🤞量與從測量(liang)氣‼️體或成分📐計(ji)算所得聲速(即(ji)從超聲流量計(ji)外獲得的參比(bi)量)進行比較,驗(yàn)證超聲流量計(jì);在海上FPSO(floatingproductionstorageandoffloading)平🤟台上(shàng)利🌈用兩台串接(jie)超聲流量計,分(fèn)析所測流量和(he)聲🏃🏻速的統計數(shù)據,判析儀表的(de)運行狀況⭕。
4.1計算(suan)聲速和實測聲(shēng)速比較、驗證[8]
　　自(zì)1998年美國燃氣協(xié)會提出AGA第9号報(bào)告《多聲道超聲(sheng)流量計測🐅量燃(rán)氣》以來,多聲道(dao)超聲流量計應(ying)用于天然氣📱交(jiao)接計量日益增(zeng)加⛹🏻‍♀️。交接計量要(yao)求經常檢查測(ce)量正确率。
　　Daniel多聲(sheng)道超聲流量計(jì)的用戶超聲接(jiē)口CUI(customerultrasonicinterface)軟件對儀表(biǎo)作🤟内部診🐕斷,保(bao)證運行良好。然(ran)而這些檢查診(zhěn)斷還沒有與外(wai)界任何一個參(can)比量比較;還不(bú)能判斷是否測(cè)量準确,還需要(yao)一個外界參比(bǐ)量。超聲在流體(ti)中傳播時間是(shi)儀表求取流速(su)的原始測量,傳(chuán)播時間和儀表(biao)輸出以及所測(cè)聲速也不準确(que),因此周期性地(di)用外界獨立的(de)參比聲速與超(chao)聲流量聲速比(bi)較,以檢驗超聲(shēng)流量計性能。
　　這(zhe)一參比聲速是(shi)以氣相色譜儀(yi)所測天然氣成(chéng)分和🔞實時壓力(li)/溫度按AGA第10号報(bao)告《天然氣和其(qi)他相關氣相🥰烴(tīng)的聲速》經流量(liàng)計算機計算獲(huo)得,與超聲測量(liang)計所測聲速連(lian)續地比較。
　　圖3所(suǒ)示是由流量計(ji)算機分别計算(suàn)每隔10min實測聲速(su)和計算聲速🚩平(ping)均值的記錄例(li)。若兩者偏差超(chao)過設定值将發(fā)出信号,以引起(qi)注視。

4.2分析統計(ji)數據
　　巴西IPT技術(shu)研究所發表文(wen)章,報道分析串(chuan)接在FPSO平台上✊兩(liang)台相同型号DN600五(wǔ)聲道超聲流量(liang)計發送石油的(de)流量🥰和聲速統(tong)計數據,以⭐驗證(zheng)交接計量的運(yùn)行狀✍️況[9]。
　　兩台儀(yi)表中一台日常(chang)貿易交接計量(liang)儀表由另一🥰台(tai)😍參比表(mastermeter)核查和(hé)校驗。圖4所示是(shì)貿易計量儀表(biao)流量在4000～5500m3/h時的校(xiào)驗記錄🌈,變化🏒在(zài)原校準儀表系(xì)數的±0.180%範圍内,最(zui)☁️大變化爲0.090%,标準(zhǔn)偏差爲🏃🏻‍♂️0.045%。

用兩(liang)台相同型号超(chāo)聲流量計核查(cha)校驗,結果顯示(shì)儀表系⛱️數在1.000附(fu)近變化很小,可(ke)解釋爲兩種可(ke)能性:
①計量儀表(biao)和參比表兩者(zhe)均沒有漂移,這(zhè)是大多數的可(ke)能事件👉;
②計量儀(yí)表和參比表以(yǐ)相同方式和相(xiàng)同方向漂移📞,這(zhe)在⚽測量系統短(duan)時工作儀表系(xi)數變化0.090%的條件(jian)下,是小概率💰事(shi)件,或視爲不可(ke)能事件。
　　再從計(ji)量儀表與參比(bi)表五個聲道的(de)各聲道間,求取(qu)聲速比值考察(chá)儀表的穩定性(xing),表2摘錄流量在(zài)5500m3/h時的聲❄️速比🔱,五(wu)個聲道兩儀表(biǎo)聲速比變化最(zui)大爲0.006%。
　　從上述統(tǒng)計數據分析說(shuo)明,在2025年12月17日到(dào)2025年12月17日期間兩(liang)☁️台儀表運行是(shi)十分穩定的,重(zhòng)複性和再現性(xing)也沒有明顯變(biàn)化。

4.3國家檢定規(guī)程中的規定
　　我(wǒ)國正在制訂《超(chao)聲流量計檢定(dìng)規程》的“附錄D超(chāo)聲流量計的使(shǐ)用中檢測”也規(guī)定用聲速複核(hé)和驗證‼️在線使(shi)用中的儀表,規(gui)定每次實驗流(liú)量點每條聲❌道(dào)的計算值與前(qian)一次計算一緻(zhi),偏差不得大于(yu)3%。
5結束語
　　流量儀(yí)表可以行之有(yǒu)效地實行在線(xian)校準比對,電磁(ci)🌈流量計🌍和超聲(sheng)流量計的實踐(jian)說明,流量儀表(biao)還可以通過檢(jian)查流量🌈信号以(yǐ)外的相關參量(liang),評估或驗證在(zài)檢定周期間的(de)運行狀況,或據(ju)此延長儀表的(de)檢定周💋期。國外(wài)已有若幹企業(ye)專業爲客戶在(zai)線校準或驗證(zhèng)流量儀表;國内(nèi)也有若幹單位(wèi)正在開⁉️展這類(lèi)業務,我們相信(xin)此業務今後将(jiang)會得到更好的(de)發展。

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