電磁流量(liàng)計 以其安(an)裝方便、正(zhèng)确率高等(deng)優點在自(zi)來水、熱水(shui)熱能貿易(yi)結算👅中被(bèi)廣泛應用(yong),并被要求(qiú)進行定期(qī)的計量檢(jiǎn)定。在我國(guo),0.5級以下電(diàn)磁流量計(jì)的檢定周(zhou)期爲兩年(nian)。事實上♻️,許(xǔ)多 大口徑(jìng)電磁流量(liàng)計 (一般爲(wei)DN400mm以上)由于(yú)拆裝、運輸(shū)和生産等(děng)問題,無法(fa)實👉現定期(qī)離🍉線檢定(ding),造成計量(liàng)失控,引發(fā)諸多貿易(yì)糾紛。因此(ci)，需要建立(li)-套能夠對(duì)電磁流量(liang)計進行在(zai)線檢定或(huo)校準的方(fang)法，在保證(zheng)有效溯源(yuan)性的前提(ti)下,實現對(dui)電磁流量(liàng)計🙇🏻的量值(zhi)溯源，從而(er)實🚶現對現(xiàn)場電磁流(liú)量計的在(zai)線計量檢(jiǎn)定。或最低(di)限度提供(gong)一🔅種手段(duan)，能夠對在(zai)線電磁流(liú)量計進行(hang)期間核㊙️查(chá),在一定不(bú)确🔞定度範(fàn)👄圍内對在(zai)線電磁流(liú)量計的計(jì)量特性進(jin)行确認，達(dá)到延長電(diàn)磁流量計(jì)離線檢定(dìng)周期的目(mu)的。
一、研究(jiu)背景
　　根據(ju)上述存在(zai)的問題，有(you)關專家也(ye)提出過多(duō)種在線檢(jiǎn)🆚定💚或校🈲準(zhǔn)方案,歸納(na)起來,其主(zhǔ)流方案主(zhu)要有兩種(zhǒng):一種是勵(li)🔴磁線💋圈檢(jiǎn)查法,即在(zai)傳感器安(an)裝勵磁線(xian)圈的腔體(ti)内置一标(biao)準線圈,标(biao)準線圈的(de)銅電🌈阻與(yǔ)勵磁線圈(quan)的 銅電阻(zu) 相近,通過(guo)外圍電路(lù)控制實現(xian)标準線圈(quān)和勵磁線(xian)圈産🔅生的(de)信号進行(hang)比較,以檢(jiǎn)查勵磁線(xian)圈當前産(chǎn)生的信号(hào)與原來産(chan)生信号的(de)一緻性,從(cóng)而确定電(dian)✉️磁流量計(ji)的計量特(te)性是否發(fā)🍓生變化,這(zhè)種方法又(you)🐅稱爲電磁(ci)👣流量計的(de)“幹标”方法(fa);另一種方(fang)法是非接(jie)🤟觸測量法(fa),即利用外(wài)夾式超聲(sheng)波流量計(ji)夾持在被(bèi)測流量計(ji)管道上，通(tong)過比對兩(liang)台流量計(jì)的流💔量來(lai)确定被檢(jiǎn)流量計🐉的(de)計量特性(xìng)。
　　應該說上(shang)述兩種方(fang)法理論上(shàng)都有其合(he)理性,但存(cún)在方法🥵設(she)計🌂.上的缺(quē)陷，無法保(bǎo)證量值溯(sù)源性和可(ke)靠性,因此(ci),無法得到(dào)🌍法律層面(miàn)上的認可(ke)。首先,第一(yī)種方法，由(you)于标準線(xiàn)圈是直接(jiē)🙇🏻設計到流(liú)量計表體(tǐ)中的，我們(men)無法對其(qí)電阻等指(zhi)标的性能(neng)進行定期(qi)的量值溯(sù)源，無法判(pàn)斷一段時(shí)間後标準(zhun)線圈的計(jì)⁉️量性能是(shi)否✔️發生變(bian)化,所以,用(yòng)其作爲計(jì)量傳遞的(de)标準顯然(ran)🌈有缺陷。
第(di)二種方法(fǎ),時差法 外(wài)夾式超聲(sheng)波流量計(jì) 的優點在(zai)于可以定(dìng)期對 超聲(shēng)波流量計(jì) 進行檢定(dìng)。超聲波流(liu)量計測量(liàng)流量的原(yuan)理是根據(ju)📧速度面積(ji)法🈲求得流(liu)量qʋ的，其公(gong)示爲
qʋ=`VA(1)
式中(zhong):`V一管道内(nei)流體截面(miàn)上平均流(liú)速;A一流體(ti)流經管道(dào)的截面積(ji)。
　　從式(1)中可(kě)以看到，要(yào)得到正确(què)的流量,必(bi)須得到正(zheng)确的管道(dào)平均流速(su)和截面積(ji)。其中，時差(cha)法超聲波(bo)流量計測(ce)量流速可(ke)以得到滿(mǎn)意的結果(guǒ)但是,現場(chǎng)管道由于(yu)未經特别(bie)加工很難(nan)确定管道(dao)的截面積(jī)。因此，無法(fa)控制外夾(jia)式超聲波(bo)流量計現(xiàn)🈲場測量精(jing)🈚度,通常外(wai)夾式超聲(sheng)波流🔆量計(ji)的測量☂️相(xiàng)對示值誤(wù)差能達到(dào)1%~5%,正确率較(jiào)低,已失去(qu)對現場電(diàn)磁流量計(jì)進行比對(dui)的意義。
二(èr)、方案的提(ti)出和分析(xi)
　　比較上述(shù)兩種方案(àn)，從理論上(shàng)來講都是(shì)可行的。但(dan)第㊙️二💯種方(fang)法更容易(yi)實現量值(zhí)的溯源和(hé)檢定中不(bú)确定度分(fèn)量的控制(zhi)。隻要🏃在量(liang)值傳遞過(guò)程中将流(liu)量測量可(ke)能引✌️入的(de)不确定度(du)分量控制(zhi)在可允許(xǔ)☂️的範圍内(nèi),就可以實(shí)現對現場(chǎng)電磁流量(liàng)計正确的(de)♋流量賦值(zhí)。
1.外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計工作原(yuán)理和測量(liang)不确定度(du)分量分🌐析(xī)
　　時差法超(chao)聲波流量(liang)計是以超(chāo)聲波在流(liú)體内順逆(nì)兩個傳播(bō)方💃🏻向,利用(yòng)傳播時間(jiān)差與流體(tǐ)流速之間(jian)的關系求(qiú)得流體流(liu)量的🌈,工作(zuo)原理如圖(tú)1所示。
 
　　根據(jù)聲波在順(shun)逆兩個方(fāng)向傳播的(de)時間差可(ke)得到該傳(chuan)播方向.上(shàng)的流體線(xian)平均流速(sù)(V):
 
　　式中::C一聲(sheng)速;L一聲波(bō)傳播距離(li);0一聲道夾(jiá)角;t1、t2--聲波順(shùn)逆向傳播(bō)🤟時🛀🏻間。
根據(ju)比爾蓋兒(er)法計算出(chu)面流速V:
 
　　式(shi)中:K--補償系(xi)數(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷諾(nuò)數),在--定雷(lei)諾數範圍(wei)内可視爲(wei)常數,在使(shǐ)🔅用中可以(yǐ)通過水流(liú)量标準裝(zhuāng)置标定給(gei)出。
　　根據_上(shang)述公式,可(kě)得流量計(ji)算公式爲(wei)
 
式中:d-管道(dao)直徑。
　　從式(shi)(4)中可以看(kan)到,h以和超(chāo)聲波流量(liàng)計所使用(yong)的時基精(jing)🤞度相關💃🏻,作(zuo)爲用于量(liang)值傳遞的(de)标準表,流(liú)量計可選(xuan)取較高精(jīng)度等級的(de)時基，因此(cǐ),t1、t2測量引入(rù)的不确定(ding)度可以忽(hū)略不計。如(ru)果采取相(xiang)應的措施(shī)保證d和L的(de)測量不确(què)定度足夠(gòu)小，直至可(ke)以忽略不(bú)計,則㊙️流量(liang)測量的不(bu)确定度僅(jǐn)和K的标定(ding)精度相關(guan)。
2.外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計特征尺(chi)寸的确定(dìng)
　　爲保證d和(hé)L的測量精(jīng)度足夠高(gāo)，應在被檢(jian)電磁流量(liang)計的管路(lù)上🐅預裝标(biāo)準管段以(yǐ)安裝外夾(jiá)式超聲波(bo)流量計。由(you)于标🔞準管(guan)段是🐉一個(gè)經過加工(gōng)的直管段(duan),因此,不會(huì)增加太大(da)的成本。
　　标(biāo)準管段内(nèi)徑的加工(gong)可參照GB/T2624--2006《用(yòng)安裝在圓(yuán)形截面管(guan)🈲道中的差(cha)壓裝置測(ce)量滿管流(liú)體流量》中(zhōng)對節流件(jiàn)上☁️遊2D範💃🏻圍(wei)内管道内(nèi)徑的加工(gong)要求。加工(gōng)後的标準(zhun)管段🌐應分(fèn)别在至少(shǎo)3個截面的(de)4個不同方(fang)向進行❓d值(zhi)測量,加工(gōng)偏差應小(xiao)于标準規(guī)定。
　　聲波傳(chuan)播距離L的(de)确定主要(yao)是避免每(měi)次測量管(guan)道💛圓度不(bu)🧡夠、外壁腐(fu)蝕以及換(huan)能器和管(guǎn)道間裝夾(jiá)間🎯隙不同(tóng),對傳播距(ju)離L的影💃響(xiang)。可在标準(zhǔn)管段外壁(bì)加工固定(dìng)的安裝位(wèi)置并設加(jia)裝螺孔,在(zai)加裝換能(néng)器時用扭(niu)力扳手緊(jin)固,确保每(mei)次裝夾間(jiān)隙的一緻(zhi)性。
　　在标準(zhǔn)管段和外(wai)夾式超聲(shēng)波流量計(ji)-起在水流(liu)量标準裝(zhuang)置.上檢定(ding)後,将标準(zhun)管段預裝(zhuang)在現場管(guǎn)道,并在換(huan)能🐉器安裝(zhuang)位置加裝(zhuang)防護罩。由(yóu)于标準管(guǎn)段結構、加(jia)工要求和(hé)使用環境(jing)與🐇文丘裏(li)管有極度(du)的相似性(xìng),因此,其使(shi)用☔周期可(kě)以采用和(he)文丘裏管(guǎn)相等的檢(jian)定周期,即(ji)檢定周期(qī)爲4年。每年(nian)利用标準(zhun)管段和外(wai)夾式⚽超，聲(sheng)流量計對(dui)在✂️線電磁(cí)流量計進(jìn)行核查，如(rú)核查結果(guo)滿意則㊙️順(shùn)延電磁流(liu)量計的檢(jian)定周期，否(fou)則電磁流(liu)量👄計和标(biao)準管段均(jun)應離線檢(jian)定。每--個外(wài)夾🧡式超聲(shēng)波流量計(jì)可以和任(ren)意管徑的(de)标準直管(guǎn)段配合并(bing)擁有該套(tào)配置的k值(zhi)及相應的(de)精度,通過(guo)定期的期(qi)間核查達(da)到延長電(dian)磁流量計(ji)檢♌定周🌈期(qī)的目的。
三(san)、标準管段(duan)和外夾式(shì)超聲波流(liu)量計的管(guǎn)理策略
　　需(xū)要對外夾(jia)式超聲波(bō)流量計及(jí)對應的标(biāo)準管段進(jin)行檢定,标(biāo)🏃‍♀️定一定流(liú)量範圍内(nèi)各流量點(dian)的k值并‼️确(que)定對應的(de)不确定度(du),同時對标(biāo)準管段的(de)幾何尺寸(cun)進行檢定(dìng)。進🏃‍♀️行現場(chǎng)核查,以JJF1033--2008<計(jì)量标準考(kao)核規範》規(gui)定的傳遞(di)比較法作(zuò)爲判定核(hé)查結果滿(man)意與否🍓的(de)依據。
1.檢定(ding)要求
(1)标準(zhun)管段的幾(jǐ)何尺寸的(de)檢定
　　在标(biao)準管段入(ru)口、出口和(hé)中間3個截(jié)面進行内(nei)徑測量,任(ren)何一内徑(jìng)與内徑平(ping)均值之差(chà)應小于内(nèi)徑平均值(zhí)♋的±0.4%，當所有(you)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻被測内徑(jìng)和内徑平(ping)均值之差(chà)均符合_上(shàng)述💋要求時(shí),則認爲滿(man)足要求。
(2)k值(zhi)确定和補(bu)償系數的(de)檢定
　　當标(biāo)準管段和(hé)測量介質(zhi)确定後,每(měi)個流量點(dian)下檢💋定時(shí),式(4)中🏃的✂️L、d、θt1、t2即(ji)可視爲常(cháng)數,根據要(yao)測量流量(liàng)點g,的🌏大小(xiǎo),計算出k值(zhí)并設入與(yǔ)外夾式超(chao)聲波流量(liang)計配套的(de)流量積算(suan)儀。
　　設定後(hòu)的超聲波(bō)流量計應(ying)成套在水(shuǐ)流量标準(zhun)裝置📞上進(jìn)行标定。按(àn)以下公式(shi)計算出補(bǔ)償系數K.,取(qǔ)各點平均(jun1)值輸入與(yǔ)外夾式💚超(chāo)聲波流量(liàng)計配套的(de)流🚶‍♀️量積算(suan)儀:
 
式中:qo-水(shuǐ)流量标準(zhun)裝置給出(chū)的實際流(liu)量。
　　根據相(xiàng)應的檢定(dìng)規程對相(xiàng)應的流量(liàng)點進行檢(jian)定,并給出(chū)相🈲應的精(jīng)度。這裏僅(jin)對每個流(liú)量點的重(zhòng)複性檢定(ding)給🈲出特殊(shu)規定。每個(gè)流量點應(yīng)做不少于(yú)6組試驗,每(mei)✍️組檢定次(cì)數不少于(yú)6次。每組試(shì)驗前均應(yīng)按要求将(jiāng)外夾式超(chāo)聲波流量(liàng)計重新安(an)裝。試驗結(jié)束☀️後按式(shi)(6)計算重複(fú)性E,:.
 
　　式中:m一(yī)測量組數(shu);n一每組包(bāo)含的測量(liang)次數;K*ij一第(dì)j組🌈中第♍k次(ci)測❓量♈結果(guo);`K*j一第j組測(cè)量結果的(de)平均值。
計(ji)算結果應(yīng)小于精度(du)的1/2。
2.電磁流(liú)量計現場(chang)核查
　　根據(ju)檢測結果(guǒ)設定對應(ying)的參數,利(lì)用現場标(biāo)準管段對(dui)✊現場電🏃‍♂️磁(cí)流量計進(jin)行核查試(shi)驗。試驗時(shí)應至少在(zài)使用🐪的流(liú)🛀🏻量範✌️圍内(nei)㊙️取3個流量(liàng)點，每--個流(liu)量點的試(shì)驗結果按(àn)式(7)進行比(bi)對。
 
　　式中:q1一(yi)電磁流量(liàng)計示值;q一(yi)外夾式超(chāo)聲波流量(liang)計示值;U一(yī)外夾式超(chāo)聲波流量(liang)計測量不(bú)确定度;U1一(yī)電😄磁流量(liang)計标稱🌈測(cè)量♊不确定(dìng)度。
　　試驗結(jie)果如滿足(zú)式(7)的要求(qiu),即認爲結(jie)果滿意,電(diàn)磁♍流量計(ji)可繼續使(shǐ)用。電磁流(liu)量計可在(zài)此保證條(tiao)件下使用(yong)4年,到期後(hou)應和标準(zhun)管段一并(bing)送檢。
四、結(jie)束語
　　利用(yòng)外夾式超(chao)聲波流量(liàng)計對電磁(ci)流量計進(jìn)行在線核(hé)查來㊙️驗證(zhèng)在線電磁(ci)流量計的(de)工作狀況(kuàng),一-定程度(dù)☁️上可以延(yán)💃🏻長電磁流(liu)量計的檢(jiǎn)定周期,在(zai)有限試驗(yan)次數上證(zheng)明是可行(háng)的,但該方(fāng)法也存在(zai)一定的局(jú)限性,如外(wai)夾式超聲(sheng)波流量計(jì)發生換能(neng)器損壞，将(jiang)會影響🌍多(duo)個标準管(guǎn)段的使用(yòng)風險,需要(yao)進一步研(yán)究。

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