摘(zhai)要： 大口(kou)徑電磁(cí)流量計(jì) 使用中(zhōng)很難送(sòng)往實驗(yàn)室檢定(ding),現在通(tong)常采取(qǔ)的是使(shǐ)用同級(ji)别超聲(sheng)波流量(liang)計進行(hang)現場校(xiào)準。而受(shou)限于現(xiàn)場環境(jing)、安☀️裝位(wèi)置等因(yin)素對兩(liang)種流量(liang)計測量(liàng)㊙️結果的(de)影響，校(xiào)準結果(guǒ)往往需(xū)要根據(jù)校準實(shi)際情況(kuang)進行符(fu)合性研(yan)究,使校(xiao)準工作(zuò)變得有(yǒu)意義。
0引(yǐn)言
　　随着(zhe)政府及(jí)社會對(dui)于水資(zi)源重視(shì)程度的(de)提高,供(gòng)水企🤟業(ye)本身對(duì)于供水(shui)環節經(jīng)濟核算(suàn)的要求(qiú),使得大(da)口徑的(de)⛱️流量🔴計(ji)需🐉求日(ri)益增加(jiā)。與此同(tong)時，污水(shuǐ)處理量(liang)的增長(zhang)也👣使得(dé)許多污(wu)水處理(li)廠紛紛(fēn)選擇使(shi)🐆用大口(kou)徑流量(liàng)計作爲(wei)計量端(duān)口。污水(shuǐ)電磁流(liú)量計 因(yin)其無壓(ya)力損失(shī)且不受(shòu)管道内(nei)流體密(mì)度、黏度(dù)、溫度等(děng)因素的(de)影響,成(cheng)爲污水(shuǐ)處理企(qǐ)業的首(shǒu)選。
　　大口(kǒu)徑電磁(cí)流量計(jì)的在線(xiàn)使用數(shu)量十分(fèn)龐大,精(jīng)度等級(ji)-般爲0.5級(ji)或1.0級。對(dui)于 電磁(ci)流量計(ji) ,國家有(yǒu)《JJG1033--2007電磁流(liú)量計》檢(jian)定規程(chéng),規程規(guī)定需将(jiāng)被檢電(diàn)🏃‍♂️磁流量(liang)計安裝(zhuāng)在液體(tǐ)流量标(biao)準裝置(zhi)上進行(háng)檢定。這(zhe)就要求(qiú)使🚶‍♀️用企(qi)業先停(ting)止處理(li)污水,然(rán)後将流(liu)量計從(cong)管道上(shang)拆卸下(xia)來,送到(dao)法定計(jì)量機構(gòu)進行檢(jian)定。這在(zai)實際狀(zhuàng)況✊下是(shi)極其困(kun)難的,時(shi)間和經(jing)濟上都(dou)不允許(xǔ)。因此,大(da)部分企(qǐ)業隻能(neng)選擇在(zài)線校準(zhun)⛱️模式對(dui)流量計(jì)進行誤(wu)差驗證(zheng)🌈。
　　由于現(xian)場管道(dao)的封閉(bì)性,使用(yong)嵌人式(shi)或插人(ren)式的标(biāo)準🌍器🔱進(jìn)🐅行校準(zhun)是不可(ke)行的,而(er)外夾式(shi)的 液體(tǐ)超聲波(bō)流量計(ji) 精度往(wang)往劣于(yú)被校電(diàn)磁流量(liàng)計。綜合(hé)以上因(yin)素,目前(qian)♌國内對(duì)大口徑(jing)電磁流(liu)量計現(xian)場校準(zhun)通常采(cǎi)用相同(tong)精度🛀🏻等(deng)級的外(wài)夾式超(chao)聲波流(liú)量計作(zuo)爲标準(zhǔn)♋器進行(háng)比較,即(jí)🔴讓超聲(shēng)波流量(liàng)🏃‍♀️計與被(bei)校準電(dian)磁流量(liang)計串聯(lian)在現場(chǎng)管💃🏻道中(zhong),同步讀(dú)取兩者(zhe)的示值(zhí)。
　　檢測人(ren)員在出(chu)具校準(zhǔn)證書時(shi)給出兩(liang)種流量(liàng)計的示(shi)值并評(ping)😘定測量(liàng)結果的(de)不确定(dìng)度。現在(zai)出現了(le)一個普(pu)遍性的(de)問題:校(xiao)準的示(shì)值誤差(chà)經常大(dà)大超過(guò)💰被校流(liú)量計的(de)🔆最大允(yǔn)🌂許誤差(cha),且不确(què)定度分(fèn)析不夠(gòu)全面。原(yuan)☁️因在于(yu)一🐪方面(mian)标準器(qi)的精度(du)等級與(yǔ)被校流(liú)量計平(píng)級,示值(zhi)誤差期(qi)望本身(shen)就⭐比較(jiao)大;另一(yi)♈方面,流(liu)量計本(ben)身之外(wài)的因素(su)對測量(liàng)結果也(yě)有比🚶較(jiào)大的影(ying)響,如環(huan)⚽境條件(jiàn)、介質、安(an)裝位置(zhi)等。
　　很多(duo)用戶購(gou)買流量(liang)計後,把(bǎ)流量計(ji)的精度(dù)誤認爲(wèi)整個流(liú)量體系(xì)的精度(du)。校準的(de)數據偏(pian)離就讓(rang)許多用(yòng)戶産生(shēng)疑問甚(shèn)至糾紛(fēn),這就導(dǎo)緻了校(xiào)準數據(ju)常常讓(rang)使用方(fāng)無法判(pan)斷示值(zhí)誤差是(shì)否準确(que),也無法(fa)精确修(xiu)正誤差(cha),更不能(neng)實現溯(sù)源性,校(xiao)準就失(shī)去了意(yì)義。
　　國家(jiā)目前沒(mei)有電磁(ci)流量計(ji)的校準(zhun)規範,所(suo)以檢測(ce)人員在(zai)校準電(diàn)磁流量(liang)計時往(wǎng)往參照(zhào)電磁流(liú)量計檢(jiǎn)定規程(chéng)。問題在(zài)于,檢定(ding)電磁流(liu)量計時(shí)是在實(shi)驗室環(huán)境下進(jìn)行,然而(er)現🈲場校(xiào)準時的(de)管✨道、安(an)裝距離(li)等條件(jiàn)并非如(ru)實驗室(shì)裏那樣(yàng)理想,按(an)照檢定(dìng)規程的(de)方法校(xiào)準電磁(cí)流量計(ji),得到的(de)測量結(jié)果是否(fou)有效?所(suo)以檢測(cè)🈲人員往(wǎng)往隻能(néng)給出現(xian)場環境(jing)下的校(xiao)準結果(guǒ),而無法(fǎ)對🈲校準(zhǔn)的符合(he)性進行(háng)判斷。
1.電(diàn)磁流量(liang)計現場(chǎng)校準符(fu)合性研(yan)究的必(bì).要性
　　根(gen)據《JJF1094-2002測量(liang)儀器特(te)性評定(ding)》要求,對(dui)測量儀(yí)器特性(xìng)進行⭐符(fu)合♻️性評(píng)定時,若(ruo)評定示(shi).值誤差(chà)的不确(que)定度U95與(yu)被校測(cè)量儀器(qì)最大允(yun)許誤差(cha)的絕對(duì)值MPEV滿足(zu)關系U95≤1/3MPEV時(shi),可不‼️3'考(kao)慮示值(zhi)誤差評(ping)定的♉測(ce)量不确(què)定度的(de)影響，是(shi)否合格(gé)的判定(dìng)依據如(rú)表1所示(shi)。



　　MPEV參照說(shuo)明書或(huo)出廠檢(jian)定,是已(yǐ)知的值(zhí),而示值(zhi)誤差🐅一(yi)旦👅校準(zhun)🌍完成也(yě)可以确(que)定,因此(ci)U95的評估(gu)至關重(zhong)要。目前(qián)而言,校(xiào)準👨‍❤️‍👨結果(guo)的不☔确(què)定度評(ping)估往往(wǎng)僅考慮(lǜ)實驗室(shì)‼️環境下(xia)，隻對測(ce)🔴量結果(guǒ)的重複(fú)性、标準(zhǔn)器示值(zhí)誤差帶(dài)來的不(bu)确定度(dù)進行評(píng)定,忽略(luè)了現場(chǎng)環境下(xia)電磁流(liu)量計安(an)裝在🛀較(jiao)差狀态(tai)的管道(dào)或現場(chang)👅安裝條(tiáo)件達不(bu)到要求(qiu)時,其它(tā)各種因(yin)素帶來(lai)的不确(què)定度影(ying)🈲響。
　　對現(xiàn)場檢測(cè)結果如(ru)何進行(hang)評估?是(shì)一直困(kùn)擾着檢(jian)測技術(shu)🈲人🧡員的(de)難題。這(zhe)裏提出(chū)研究其(qí)符合性(xing),可以判(pàn)斷測量(liàng)結果💋是(shì)否在可(kě)控範圍(wéi)内，校準(zhǔn)是否有(you)效💛。進行(hang)符合性(xìng)評定的(de)同時,能(neng)幫助用(yong)戶理解(jiě)校準結(jie)🌈果消除(chu)疑慮,亦(yì)可有🤩效(xiào)分析出(chū)問題所(suo)在,使得(dé)使用🌈方(fāng)更容易(yi)對㊙️症下(xià)藥進行(háng)整改。
2流(liu)量計原(yuán)理
2.1電磁(cí)流量計(jì)
　　電磁流(liu)量計是(shì)應用法(fǎ)拉第電(diàn)磁感應(ying)原理,根(gēn)據:導電(diàn)流體通(tōng)過🈲外加(jia)磁場時(shí)感生的(de)電動勢(shì)來測量(liang)導🛀電流(liú)🌈體流量(liang)的一種(zhǒng)儀器。體(ti)積流量(liàng)q.與産生(sheng)的電動(dòng)勢成正(zheng)比,檢測(cè)☀️電動勢(shì)信号即(ji)可求出(chū)對應流(liu)量值。
2.2超(chao)聲波流(liú)計
　　超聲(shēng)波流量(liàng)計 現場(chǎng)校準一(yi)般使用(yòng)外夾式(shi)時差法(fǎ)超聲波(bō)流量計(jì)。在規定(dìng)位置安(an)裝兩個(gè)超聲波(bo)換能器(qì)相互發(fā)射超聲(shēng)波🥵信号(hào),使聲波(bo)在流體(ti)中傳播(bō),順流方(fang)向聲波(bō)傳♋播速(sù)度會增(zeng)大,逆流(liu)方🌈向則(ze)減小。同(tong)一傳播(bō)距離就(jiù)有不同(tong)的傳播(bō)時間,利(li)用傳播(bo)🐆速度之(zhī)差❄️與被(bei)測流體(ti)流速之(zhī)關系求(qiú)取流速(sù)，再根據(jù)流體截(jie)面積計(ji)算♍出體(ti)積流量(liàng)。
3符合性(xìng)評定來(lai)源和影(ying)響因素(su)
　　雖然标(biāo)準器與(yǔ)被檢儀(yí)表在同(tong)一個管(guan)道中，介(jie)質的物(wù)理性💛質(zhì)、環✉️境條(tiao)件和安(ān)裝位置(zhì)基本相(xiang)同,但同(tóng)樣的因(yīn)素對不(bu)同種類(lei)的流量(liang)計影響(xiǎng)卻不一(yī)樣。這就(jiù)決定了(le)兩個精(jing)🔅度相近(jin)的流量(liang)計在相(xiàng)同條件(jiàn)下測量(liàng)結果可(kě)能相差(cha)很大，這(zhè)些會導(dao)緻校準(zhun)結果偏(pian)移的因(yīn)素就是(shì)🙇‍♀️符合性(xìng)評定的(de)來源。
3.1必(bi)須符合(hé)的因素(su)
3.1.1是否滿(mǎn)管的影(ying)響
　　電磁(cí)流量計(jì)和超聲(sheng)波流量(liàng)計都屬(shu)于速度(dù)式流量(liang)計🥵,測量(liàng)得到的(de)是管道(dào)内的平(ping)均流速(sù),再根據(ju)管道截(jie)面積計(jì)算出流(liu)量值。然(ran)🌈而當管(guan)道内流(liú)體不是(shì)滿管狀(zhuang)态時,實(shi)際流體(ti)截面積(jī)小于滿(mǎn)管時的(de)流體截(jie)面積,測(ce)量🏃‍♂️的結(jie)果就會(huì)偏離很(hěn)大。所以(yi)測💁量前(qián)一定要(yao)确認流(liu)體是否(fǒu)處于滿(man)🌈管流動(dòng)狀态,對(duì)于非滿(mǎn)管🐉的管(guǎn)道,無法(fa)🔆進行有(you)效的校(xiao)準測量(liàng)。
3.1.2安裝位(wèi)置的影(ying)響
　　在流(liú)量計安(ān)裝位置(zhi)的下遊(yóu)應有一(yi)定的背(bei)壓,才能(neng)确保流(liu)體充滿(mǎn)管道。一(yi)般的安(an)裝位置(zhi)有四種(zhong):高位水(shui)平安裝(zhuāng)、低位水(shui)平安裝(zhuāng)、垂直向(xiang)下安裝(zhuāng)和垂直(zhí)向上安(an)裝。如圖(tu)1所💛示,其(qi)中🤟高位(wèi)水平安(ān)裝和垂(chuí)直向下(xia)安裝極(jí)容💞易導(dao)緻流體(ti)非滿管(guǎn)的情況(kuàng),隻允許(xu)垂直向(xiang)上安裝(zhuāng)和低位(wèi)水平安(an)裝。

3.2需要(yao)附加進(jìn)行評定(dìng)的因素(su)
3.2.1前後直(zhi)管段的(de)影響
　　流(liú)量計保(bǎo)證儀表(biao)安裝前(qián)後有一(yi)定長度(du)的直管(guan)段,以确(què)保流體(ti)到達被(bèi)檢儀表(biǎo)時管道(dao)截面流(liú)速軸對(dui)稱分💁布(bu)。對于電(diàn)❌磁流🔱量(liang)計,當流(liu)體流速(sù)分布不(bú)均勻🥵時(shi),每個流(liu)動質點(dian)相對于(yu)電極幾(ji)何位置(zhi)的不同(tóng),對電極(ji)所産生(sheng)的感應(ying)電動勢(shi)的大小(xiao)也不✏️同(tong),測量結(jié)果就會(hui)有偏差(chà)。
　　超聲波(bo)流量計(ji)對直管(guan)段要求(qiu)相比于(yu)電磁流(liu)量計更(geng)加苛🤩刻(kè),當流體(tǐ)不穩定(ding)時,對聲(shēng)波傳播(bō)速度和(hé)方向影(yǐng)響很大(da)。在前後(hòu)直管🈲段(duan)相同的(de)情況下(xia)，兩種流(liu)🏒量計的(de)測量誤(wù)差也不(bu)一樣。
3.2.2介(jie)質的影(ying)響
　　當介(jie)質爲含(hán)有雜質(zhì)的污水(shui)時,會有(you)化學、生(shēng)物、物理(li)污染物(wu)的影響(xiǎng)。對于電(dian)磁流量(liang)計,-些沉(chen)澱物會(huì)附着在(zài)電磁流(liú)量計電(diàn)極🐇表面(miàn),常常引(yin)起零點(dian)變動,故(gù)必須确(que)認是否(fou)周期性(xìng)清理,未(wei)定期清(qing)理的電(diàn)磁流量(liang)🚶‍♀️計會帶(dài)有附加(jia)誤差❗。
　　污(wū)水流動(dòng)過程中(zhōng)比淨水(shui)更容易(yi)産生氣(qì)泡，污水(shui)中的固(gù)體顆粒(lì)、生物因(yīn)子、氣泡(pào)會嚴重(zhong)阻礙超(chao)聲波的(de)傳播和(hé)信号接(jie)收,對🙇🏻超(chao)聲波流(liú)量計的(de)測量精(jīng)度影響(xiǎng)是非常(chang)嚴重的(de)。
3.2.3漸擴管(guǎn)和漸縮(suo)管的影(ying)響
　　當管(guǎn)道設計(jì)與電磁(cí)流量計(jì)口徑選(xuan)型不符(fu)時,常常(cháng)使用漸(jian)變管進(jin)行變徑(jing)。根據試(shì)驗研究(jiu),角度小(xiao)于15°、直管(guan)段距離(lí)👉大于5D(D爲(wei)管道直(zhi)徑)的漸(jiàn)擴管和(he)漸縮管(guan)對流體(ti)狀🤟态幾(jǐ)乎沒有(you)影響;而(er)角度大(da)于15或直(zhí)管段距(jù)離小于(yu)5D時,應當(dang)考慮漸(jiàn)擴管和(he)🥰漸縮管(guan)對測量(liàng)結果的(de)影響。
3.2.4管(guǎn)道狀态(tài)的影響(xiǎng)
　　管道的(de)缺陷一(yi)般包括(kuò):管道外(wài)部起鏽(xiù)或附着(zhe)污泥,導(dǎo)🏃🏻緻外徑(jìng)♌測量偏(pian)大;管道(dào)類型爲(wèi)卷鋼,有(yǒu)焊接痕(hén)迹突起(qǐ),導緻外(wài)徑😍測量(liàng)偏大;管(guǎn)道老化(hua)内部有(yǒu)鏽層，導(dao)緻内徑(jìng)實際值(zhí)偏小，流(liú)量随之(zhi)偏小。
　　電(diàn)磁流量(liang)計與超(chao)聲波流(liu)量計流(liú)量計算(suan)原理同(tong)爲☁️流體(ti)平均🈲流(liú)速乘以(yǐ)流體截(jié)面積，因(yīn)此内徑(jing)偏差導(dǎo)緻的流(liu)體截面(mian)🤟積誤差(chà)會對兩(liǎng)種流量(liàng)計造成(cheng)影響。超(chao)聲波流(liu)量計安(an)裝時需(xū)要測🌈量(liàng)管道㊙️外(wai)徑,壁厚(hòu)的測量(liang)隻在打(dǎ)磨處進(jin)行,因爲(wei)内徑=外(wài)徑-壁厚(hòu),此時要(yào)考慮外(wai)徑測量(liàng)偏大的(de)影響。
3.2.5超(chāo)聲波流(liú)量計換(huàn)能器安(ān)裝距離(li)的影響(xiǎng)
　　參考文(wen)獻中的(de)試驗結(jie)果,超聲(sheng)波流量(liàng)計換能(neng)器安裝(zhuāng)💚距離的(de)偏差也(ye)會導緻(zhì)測量結(jie)果有誤(wù)差。當傳(chuán)感器之(zhī)間的安(ān)裝距離(lí)的相對(duì)誤差爲(wei)4.7%時,流量(liàng)相對誤(wu)差爲10.7%;管(guan)道内徑(jing)相對誤(wù)差爲-3.3%時(shí),流量相(xiang)對誤差(cha)爲-5.5%。因此(ci)安裝距(ju)離對于(yu)超聲波(bō)流量計(jì)的影響(xiang)是非常(chang)大🔴的。須(xū)根據有(you)無換能(neng)器安裝(zhuang)标尺,現(xiàn)場操作(zuò)等因素(su)🐇評估誤(wù)差。
3.2.6其它(ta)因素影(yǐng)響
　　測量(liang)過程中(zhong)還有其(qí)它因素(sù)會導緻(zhi)測量結(jie)果的失(shi)準‼️,如:電(dian)✂️磁流量(liàng)計周圍(wei)磁場影(ying)響、電磁(ci)流量計(jì)遠傳線(xiàn)路過長(zhǎng)對信🏃‍♂️号(hào)影響、噪(zào)音對超(chāo)聲波流(liú)量計的(de)聲波影(ying)響、流量(liang)計離泵(bèng)過♻️近(小(xiǎo)于✉️30D距離(li))帶來的(de)流場不(bú)均勻的(de)影響等(děng)。這些都(dou)是無法(fa)現場量(liang)化的誤(wù)差來源(yuan),應盡量(liàng)避免，消(xiao)除産生(sheng)🔞誤差的(de)可能性(xing)。
4評估與(yǔ)計算
　　用(yòng)戶關心(xin)的是現(xian)場環境(jing)下流量(liang)的測量(liàng)是否準(zhun)确✊。由于(yú)缺乏專(zhuan)業性,用(yong)戶會認(rèn)爲校準(zhun)結果中(zhong)的示值(zhi)誤差就(jiu)應該代(dai)表流量(liang)測量時(shi)流量計(jì)的準确(què)性,經常(cháng)對證🔴書(shu)給出的(de)不确定(ding)度置之(zhī)不理。
　　除(chu)了前文(wen)提到的(de)測量結(jie)果的重(zhong)複性、标(biāo)準器示(shi)值誤差(chà)引🔴起的(de)⛱️不确定(dìng)度u1、u2,引入(ru)各種幹(gàn)擾因子(zi)的不确(què)定度分(fen)量應附(fù)加到校(xiao)準結果(guo)中,根據(ju)需要附(fù)加進行(háng)評定的(de)因素,有(you)u3、u4、u5、u6等。得到(dao):

5結論
　　最(zuì)後評估(gu)的U95根據(ju)現場環(huán)境與測(ce)量過程(chéng)一般在(zài)1.0%~4.0%之✊間。當(dang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼|0|≤MPEV+Uqs時,校準(zhun)符合性(xing)判斷不(bú)合格;當(dāng)MPEV-U95≤|O|≤MPEV+U95時,根據(ju)《JJF1094--2002測量儀(yi)器特🈲性(xing)評定》定(ding)✍️義,校準(zhǔn)符合性(xing)結果屬(shu)于待定(ding)。即可以(yǐ)通過📞采(cǎi)用精度(dù)更高的(de)測量😍标(biao)準、改💃善(shan)環境條(tiáo)件🐅、增加(jia)測量次(cì)數和改(gai)變測量(liàng)方法等(děng)措施,以(yǐ)降低測(cè)🚶量不确(que)定度評(ping)定。然而(er)限制于(yú)校準方(fang)法的困(kun)乏、标準(zhun)器精度(dù)的局限(xian)、現場環(huan)境的📱客(ke)觀存在(zai),不确定(dìng)度🌈的評(píng)定始終(zhōng)無法達(da)到U95≤1/3MPEV的程(chéng)度,測量(liang)誤差也(ye)基本不(bu)可🈚能滿(mǎn)足|Δ|≤MPEV-U95,那麽(me)對電磁(ci)流量計(ji)的校準(zhǔn)符合性(xìng)研究結(jié)果隻能(néng)停留在(zai)待定🥰與(yǔ)不合格(gé)之間。

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