摘要:流量(liang)儀表在有些(xie)使用場所不(bú)能離線校準(zhǔn)定期檢定,如(rú)大型輸水管(guǎn)不允許停役(yi),爲探知現場(chǎng)使用條🌈件下(xià)流量測量系(xì)統的精度,必(bi)須在現場實(shí)施在線校準(zhǔn)、比對😄或驗證(zhèng)等三個不同(tong)層次的運作(zuò)。簡要回顧了(le)當前實行的(de)這些在線校(xiao)準和在線比(bi)對,着重闡述(shù)了電磁流量(liàng)計和超聲流(liú)量♻️計所采用(yong)的評估驗證(zhèng)流量儀表運(yun)行狀況的方(fāng)法。
0引言
　　電磁(cí)流量計 和 超(chao)聲流量計 的(de)流量量值通(tōng)常在制造廠(chǎng)流量實驗室(shi)的流量标準(zhun)裝置上實流(liú)校準,傳遞量(liàng)值。然而在現(xiàn)場流動和使(shi)用條件偏離(lí)校準時的‼️參(can)比工作條件(jiàn)下,爲探知💋現(xiàn)場條件也就(jiu)㊙️是對測量系(xì)統(包括流量(liàng)儀表、前後📞連(lian)接管、介質流(liu)動狀态等)的(de)測量準确率(lü),或者貿易交(jiao)接計量要求(qiú)短間隔周期(qi)檢定,以及💔不(bú)容許停役管(guan)線離線校準(zhun)的場所,需要(yao)在線校準。
　　流(liú)量儀表的在(zài)線校準是在(zai)現場測量條(tiao)件下将流經(jīng)待校準儀表(biǎo)的流體臨時(shi)接入固定式(shi)(或移動式)流(liú)量标準裝置(zhì)或标準計量(liang)器具進行比(bǐ)較。除在線校(xiao)準最高層次(cì)💋外,還有在線(xian)比對和在線(xian)驗證兩個層(céng)次。
　　流量儀表(biǎo)在線比對的(de)工作方法和(he)“校準”相似,隻(zhi)是👣在某🍓些方(fang)面達不到“校(xiao)準”規定,要求(qiu)相對低些,如(ru)隻與精度等(děng)級相近的💰參(cān)比測量計相(xiàng)比。流量儀表(biǎo)在線驗證是(shì)采用間接檢(jian)查(驗)的方法(fǎ),評估或驗證(zhèng)儀表的流量(liang)測量值等性(xing)能仍保🐅持或(huò)超過原校準(zhǔn)性能的範圍(wéi),爲是否仍可(kě)繼續使用或(huo)需進一步檢(jiǎn)查✂️提供依據(ju)。
1在線校準和(hé)在線比對
　　流(liú)量儀表的在(zai)線标準,其校(xiao)準條件(即流(liú)體物性、操作(zuo)條件🔞、安💃裝和(hé)環境條件)通(tōng)常是在與現(xian)場實際使用(yong)條件充分一(yī)緻的情況下(xia)進行的。常用(yòng)方法如圖1所(suo)示。

1.1流量标準裝(zhuāng)置法
　　本方法(fǎ)首先在能源(yuan)工業探索實(shí)踐,當前已在(zài)原油和🌈天燃(ran)氣的貿易交(jiāo)接計量中普(pǔ)遍應用,例如(ru)原油交接☎️計(jì)量基本🔞上實(shí)現在現場用(yòng)基地式或移(yi)動式标準體(ti)🐆積管校準;天(tian)然氣交接計(ji)量采用臨界(jiè)流文丘裏噴(pen)嘴(音速噴嘴(zuǐ))在線校準,實(shí)例請參閱文(wén)獻[1]。
　　流量儀表(biǎo)在線比對所(suo)采用的方法(fa),大體上和流(liú)量标準裝置(zhì)法在線校準(zhun)相似,有容器(qì)衡器比對法(fǎ)、參比流量計(ji)比對法和外(wài)夾裝換能器(qi)超聲流量計(ji)比對法等,文(wen)獻[1]也有扼要(yào)說明。
1.2示蹤法(fǎ)
　　示蹤法在線(xiàn)校準流量儀(yi)表技術在國(guo)際上已相當(dang)成熟⭐,早在上(shang)世紀70年代就(jiu)頒發了國際(ji)标準ISO2975—(1～7)《封閉管(guan)道中水流量(liang)測量———示蹤法(fǎ)》和ISO4053—(1、4)《封閉管道(dao)中氣體流量(liàng)測量———示🧡蹤法(fa)》,其工作原理(li)有兩類:一是(shi)🙇🏻恒速注入法(fa)(也稱稀釋法(fǎ));二是瞬時注(zhu)入示蹤劑的(de)傳🐉輸時間法(fǎ)。傳輸時間示(shì)❄️蹤法也可使(shi)用在明渠流(liu)、非滿管流或(huo)疑有沉澱物(wu)滿管流的流(liu)量校準。傳輸(shu)法測量㊙️滿管(guan)流液體,在良(liang)好條件下有(you)望得到0.5%的測(cè)量精度,測量(liàng)氣體爲0.7%。
1.3速度(du)面積法
　　也是(shì)在線校準的(de)經典方法,亦(yi)有國際标準(zhun)可咨遵循,有(yǒu)ISO3354《封閉管道中(zhong)清潔水流量(liang)測量———在滿道(dào)中和規則流(liu)🌈動條件下🔅采(cǎi)用流速計的(de)速度面積法(fǎ)》和ISO3966《封閉管道(dào)中流體流量(liàng)測量———采用皮(pi)托靜壓管的(de)速度-面積法(fa)》。
上世紀60年代(dai)日本就曾在(zài)水電站現場(chǎng)用流速儀13個(gè)測量點,校準(zhǔn)DN1000大管徑電磁(ci)流量計。日本(běn)當時還沒有(you)具備符合要(yao)求的大型水(shuǐ)流量标準裝(zhuāng)置。
　　泵站曾按(an)ISO标準規定位(wei)置布置26台流(liu)速計,測量大(da)型水泵3.5m×1.5m矩形(xíng)出水流道平(ping)均流速,以校(xiao)準用差壓法(fa)測量泵進水(shui)道差壓的🎯流(liu)出系數,測量(liang)流速在1.2～1.3m/s之間(jian)。期間還用食(shi)鹽濃度法校(xiao)準流速♋計面(miàn)積法,在實驗(yàn)過程中再用(yong)食鹽濃度法(fa)複核流速計(jì)面積法的數(shu)據[3]。量值傳遞(dì)流❗程如圖2所(suo)示。

2在線驗證(zhèng)
　　當在線校準(zhun)和比對兩種(zhong)方法都不能(neng)實施時,隻能(neng)退而采用在(zài)線驗證,其方(fāng)法大體上有(you):物料平衡法(fa)、熱量平衡法(fa)、設備能力估(gū)算法和其他(tā)參量評估法(fa)等。
2.1物料平衡(héng)法
　　利用測量(liàng)系統中流入(rù)系統各流量(liàng)計所測流量(liang)值的總和與(yǔ)流出系統各(gè)流量計測量(liang)值的總和相(xiang)等,或其差值(zhi)在合理範圍(wei)内。例如應用(yòng)于工程交工(gong)驗收時驗證(zhèng)相關流量計(ji)㊙️測量結果,水(shui)廠出水總管(guǎn)流量和各輸(shu)送分管總和(hé)之間的📞驗證(zhèng)。
2.2熱量平衡法(fǎ)
　　将與被測流(liu)量相關聯的(de)數據代入熱(re)量平衡方程(cheng)式,計算出流(liu)量理論值,以(yi)驗證流量測(ce)量值。例如鍋(guō)♍爐除氧器蒸(zheng)汽💁消耗量以(yi)進水流量和(hé)水升高溫度(du),以熱量平衡(heng)計算驗之🐕[6]。
2.3設(she)備能力估算(suàn)法
　　根據相關(guān)設備能力估(gu)算流量的一(yī)種方法。例如(rú)供水企業測(cè)量輸水泵揚(yang)程,按泵的揚(yáng)程-流量(h-q)特征(zhēng)估算輸🚩水量(liang)。
2.4其他參量評(ping)估法
　　檢驗流(liú)量計流量信(xìn)号以外其他(tā)流量測量要(yao)素的參量,是(shì)😄否仍保持在(zài)原校準流量(liang)時的允許範(fàn)圍内👄,評估驗(yan)證所測流量(liang)的正确率。如(rú)下文兩節所(suo)述檢驗電磁(cí)流量計的磁(ci)場✍️強度和🔴測(ce)量超聲流量(liàng)計的聲速。
3電(diàn)磁流量計在(zai)線驗證
　　電磁(cí)流量計是根(gēn)據法拉第電(diàn)磁感應定律(lǜ)測量導電😄流(liú)體流量🈲的儀(yi)表,感應電動(dong)勢E即流量信(xìn)号正比于磁(cí)感應☀️強度B和(hé)被測平均流(liú)速V,
即E=KBDV(1)
式中:K爲(wei)系數;D爲測量(liang)管内徑,均爲(wèi)常值。
　　若能證(zheng)明測量要素(su)B仍保持在原(yuán)校準流量時(shi)的允差範🚶圍(wei)内,且證明沒(mei)有影響流量(liang)信号的其他(tā)不利因素(如(ru)信号回❗路絕(jué)💜緣電阻下降(jiang)),就可确認所(suo)測流量值仍(reng)保持原有性(xing)能的值。爲💜證(zheng)明B維😘持原值(zhí),應檢驗勵磁(cí)線圈電阻/絕(jué)緣以及勵磁(cí)電流,評估B;檢(jian)查電極信号(hào)電路絕緣良(liang)好,證明流量(liang)信号沒有被(bèi)分流;測量電(diàn)極接♍液電阻(zu),評估電極表(biao)面狀況是否(fǒu)妨礙正常測(ce)量;檢查測💛量(liang)各部件絕緣(yuán)電✂️阻以判斷(duàn)零部件🎯劣化(huà)程度;再以模(mo)拟信号器及(jí)其他通用儀(yi)器檢查轉換(huàn)器🙇‍♀️完好性。這(zhè)些🧑🏾‍🤝‍🧑🏼檢查項目(mù)如表1所示,文(wén)獻[7]有❄️詳細的(de)論述。

4超聲流(liú)量計的在線(xian)驗證
　　超聲流(liu)量計是利用(yong)向流動的流(liú)體發射超聲(shēng)波,傳播時承(chéng)☎️載上流體流(liu)速的信息,予(yu)以接收并檢(jian)測流💔體流速(su)的儀表。應用(yong)于石油和天(tiān)然氣業儲運(yun)交接的超聲(shēng)流量計是以(yi)超聲波在流(liú)體内順逆兩(liǎng)個方向傳播(bo),利用傳播速(su)🈚度差與流體(tǐ)流速之間的(de)關系✍️,求取流(liu)體流量。如何(hé)在線判定運(yun)行中超聲流(liú)量計❤️的測量(liàng)正确率,在天(tiān)然氣應用中(zhong)人們利用實(shí)測聲速這一(yi)參量與從測(ce)量氣體或成(cheng)分計算所得(de)聲速🔴(即從超(chāo)聲流量計外(wài)獲得的參比(bǐ)量)進🌐行比較(jiao),驗證超聲流(liú)量計;在海上(shang)FPSO(floatingproductionstorageandoffloading)平🥵台上利用(yong)兩台串接超(chāo)🤞聲流量計,分(fèn)析所測流量(liang)和聲速的統(tong)計數據,判析(xī)儀表的運行(hang)狀況。
4.1計算聲(shēng)速和實測聲(shēng)速比較、驗證(zheng)[8]
　　自1998年美國燃(ran)氣協會提出(chu)AGA第9号報告《多(duo)聲道超聲流(liu)量計測👣量燃(rán)氣》以來,多聲(shēng)道超聲流量(liang)計應用于天(tiān)🔱然氣交接計(ji)量日益增加(jia)。交接計量要(yao)求經常檢查(chá)🙇‍♀️測量正确率(lü)。
　　Daniel多聲道超聲(shēng)流量計的用(yòng)戶超聲接口(kǒu)CUI(customerultrasonicinterface)軟件對儀表(biao)作内部診斷(duan),保證運行良(liang)好。然而這些(xiē)檢查診斷還(hái)沒有與外界(jiè)任何一個參(can)比量比較;還(hai)不能判斷是(shì)❗否測量☁️準确(què),還需要一個(gè)外界💘參比量(liang)🌈。超聲在流體(tǐ)中傳播時間(jiān)是儀表🌈求取(qu)流速的原始(shi)測量,傳播時(shi)🔱間和儀表輸(shu)出以及所測(cè)聲速也不準(zhǔn)确,因此周期(qi)性地用外界(jie)☂️獨⁉️立的參比(bi)聲速與超聲(sheng)流量聲♻️速比(bǐ)較,以檢驗超(chāo)聲流量計性(xing)🏃‍♀️能。
　　這一參比(bi)聲速是以氣(qì)相色譜儀所(suo)測天然氣成(cheng)分和實時😘壓(yā)力/溫度按AGA第(di)10号報告《天然(rán)氣和其他相(xiang)關氣相烴的(de)♌聲速》經流🏃‍♂️量(liàng)計算機計算(suàn)獲得,與超聲(sheng)測量計所測(ce)聲速連續地(dì)比較。
　　圖3所示(shì)是由流量計(jì)算機分别計(ji)算每隔10min實測(cè)聲速和計算(suàn)聲🈲速平均值(zhí)的記錄例。若(ruò)兩者偏差超(chāo)過設定值将(jiāng)發出信号,以(yi)引起注視。

4.2分析統(tong)計數據
　　巴西(xi)IPT技術研究所(suǒ)發表文章,報(bao)道分析串接(jie)在FPSO平台上🧑🏾‍🤝‍🧑🏼兩(liang)台相♌同型号(hào)DN600五聲道超聲(sheng)流量計發送(song)石油的流量(liang)🐕和聲速統計(jì)數據,以驗證(zheng)交接計量的(de)運行狀況[9]。
　　兩(liǎng)台儀表中一(yī)台日常貿易(yi)交接計量儀(yi)表由另一台(tai)參⭐比表㊙️(mastermeter)核🌈查(chá)和校驗。圖4所(suo)示是貿易計(jì)量儀表流量(liang)在4000～5500m3/h時的🐆校驗(yan)記錄,變化在(zài)原校準儀表(biao)系數的±0.180%範圍(wéi)内,最🆚大變化(huà)🈲爲0.090%,标準偏差(chà)爲0.045%。

用(yong)兩台相同型(xing)号超聲流量(liang)計核查校驗(yan),結果顯示儀(yi)表😘系數在1.000附(fu)近變化很小(xiao),可解釋爲兩(liang)種可能性:
①計(ji)量儀表和參(cān)比表兩者均(jun1)沒有漂移,這(zhe)是大多數的(de)⚽可🈚能事件;
②計(ji)量儀表和參(can)比表以相同(tong)方式和相同(tong)方向漂移,這(zhè)在測量系💰統(tong)短時工作儀(yí)表系數變化(huà)0.090%的條件下,是(shi)小概率❓事件(jian),或視爲不可(kě)能事件。
　　再從(cóng)計量儀表與(yu)參比表五個(gè)聲道的各聲(shēng)道間,求🔞取聲(sheng)速比值考察(cha)儀表的穩定(dìng)性,表2摘錄流(liú)量在5500m3/h時的聲(sheng)速比,五個聲(shēng)道♊兩儀表聲(sheng)速比變化最(zui)大爲0.006%。
　　從上述(shù)統計數據分(fèn)析說明,在2025年(nián)12月16日到2025年12月(yuè)16日期✊間兩🈲台(tai)儀表運行是(shì)十分穩定的(de),重複性和再(zai)現性也沒有(yǒu)明顯變化。

4.3國(guo)家檢定規程(cheng)中的規定
　　我(wo)國正在制訂(dìng)《超聲流量計(jì)檢定規程》的(de)“附錄D超聲流(liu)量計的使用(yòng)中檢測”也規(guī)定用聲速複(fu)核和驗證在(zài)線使用中的(de)儀表,規定每(měi)次實驗流量(liang)點每條聲道(dào)的計算值與(yǔ)前一次計算(suan)一緻,偏差⭕不(bu)得大于3%。
5結束(shu)語
　　流量儀表(biao)可以行之有(you)效地實行在(zai)線校準比對(duì),電磁流量♋計(ji)和超聲流量(liang)計的實踐說(shuo)明,流量儀表(biǎo)還可以通過(guò)檢查流量信(xìn)号以外的相(xiàng)關參量,評估(gu)或驗證在檢(jian)定周期間的(de)運行狀況,或(huo)據此延長儀(yi)表的檢定周(zhou)期。國外已有(yǒu)若幹企業專(zhuān)業爲客戶在(zai)線‼️校準或驗(yan)證流量儀表(biao);國内也有若(ruò)幹單位正在(zai)開❤️展這類業(ye)務🈲,我們相信(xin)此業務今後(hou)将會得到更(gèng)好的發展。

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