電磁流(liú)量計 以(yi)其安裝(zhuāng)方便、正(zheng)确率高(gāo)等優點(diǎn)在自來(lái)水、熱水(shui)熱能😍貿(mao)易結算(suan)中被廣(guang)泛應用(yòng),并被要(yào)求進行(hang)定期的(de)計量檢(jiǎn)定。在我(wo)國,0.5級以(yǐ)下電磁(cí)流量計(jì)的檢定(dìng)周期爲(wei)兩年。事(shi)實上,許(xu)多 大口(kǒu)徑電磁(ci)流量計(jì) (一般爲(wei)DN400mm以上)由(yóu)于拆裝(zhuang)、運輸和(he)生産等(děng)問題,無(wú)法實🔆現(xian)定期離(lí)線檢定(ding),造成計(jì)量失控(kòng),引發諸(zhū)多貿易(yi)糾紛。因(yīn)此，需要(yao)建立-套(tào)🈲能夠對(duì)電磁流(liú)量計進(jìn)行在線(xiàn)檢定或(huo)校準的(de)方法，在(zai)保證有(yǒu)效溯源(yuan)性的前(qian)提下,實(shi)現對電(dian)磁流量(liàng)計‼️的量(liàng)值溯源(yuán)，從而實(shi)現對現(xian)場電磁(cí)流量計(jì)的在線(xian)計量🔴檢(jian)定。或最(zuì)低限度(du)提供一(yi)🏃‍♀️種手段(duan)，能夠對(dui)在線電(diàn)磁流量(liàng)✊計進行(hang)期間核(hé)查,在一(yī)定不确(que)定度範(fan)圍内對(duì)在線電(diàn)磁流量(liang)計的計(ji)量特🚩性(xing)進行确(que)認，達到(dao)‼️延長電(diàn)磁流量(liang)計離線(xian)檢定周(zhou)期的目(mù)的。
一、研(yan)究背景(jǐng)
　　根據上(shang)述存在(zai)的問題(ti)，有關專(zhuān)家也提(ti)出過多(duō)種在線(xiàn)檢定或(huò)校準方(fāng)案,歸納(na)起來,其(qí)主流方(fāng)案主要(yào)有兩種(zhong):一種✍️是(shì)勵⭐磁線(xiàn)圈檢㊙️查(cha)法,即在(zài)傳感器(qi)安裝勵(li)🔴磁線圈(quan)的腔體(ti)内置一(yī)标準線(xian)圈,标準(zhǔn)線圈的(de)銅電🔆阻(zu)與勵磁(cí)線圈的(de) 銅電阻(zu) 相近,通(tōng)過外圍(wei)電路控(kòng)制實現(xiàn)标準線(xian)圈和勵(li)磁線圈(quan)産生的(de)信号進(jìn)行比較(jiao),以檢查(chá)勵磁線(xian)圈當前(qian)産❤️生的(de)信号與(yǔ)原來産(chan)生信号(hao)的一緻(zhì)性,從而(ér)确定電(dian)磁流量(liang)計的計(ji)量特性(xìng)是否發(fā)生變化(huà),這種方(fāng)法又稱(chēng)爲電磁(cí)流量計(ji)的“幹标(biao)”方法;另(ling)一種方(fang)法是非(fei)接🔆觸測(ce)量法,即(jí)利用外(wài)夾式超(chao)聲波流(liú)量㊙️計夾(jiá)持在被(bei)測流量(liang)計管道(dao)上，通過(guò)比對兩(liǎng)😍台流量(liang)計的流(liú)🔴量來确(què)定被檢(jian)💯流量計(ji)🐪的計量(liang)特性。
　　應(yīng)該說上(shàng)述兩種(zhong)方法理(li)論上都(dōu)有其合(he)理性,但(dan)存在方(fang)法設計(ji).上的缺(quē)陷，無法(fǎ)保證量(liàng)值溯源(yuán)性和可(ke)靠性,因(yin)此,無法(fa)得到法(fǎ)律層面(mian)上的認(rèn)可。首先(xiān),第一❤️種(zhǒng)方法，由(yóu)于标準(zhǔn)線圈👈是(shi)直接設(shè)計到🚩流(liú)量計表(biao)體中的(de)，我們無(wú)法對其(qi)電阻等(deng)指标的(de)性能☂️進(jìn)行定期(qi)的量值(zhi)溯源，無(wú)法判斷(duan)一段時(shi)間後标(biao)準線圈(quan)的計量(liang)性能是(shi)否發生(shēng)變化,所(suǒ)以,用其(qí)作爲計(ji)量傳遞(di)的标準(zhun)顯然有(you)缺陷🏃‍♂️。
第(dì)二種方(fang)法,時差(cha)法 外夾(jiá)式超聲(shēng)波流量(liàng)計 的優(you)點在于(yú)可以定(ding)期對 超(chāo)聲波流(liu)量計 進(jìn)行檢定(ding)。超聲波(bō)流量計(jì)測量流(liu)量的原(yuan)理是根(gen)據🔴速度(du)面積法(fǎ)求得流(liú)量qʋ的，其(qi)公示爲(wei)
qʋ=`VA(1)
式中:`V一(yī)管道内(nei)流體截(jié)面上平(ping)均流速(sù);A一流體(tǐ)流經管(guan)道的截(jié)面積。
　　從(cong)式(1)中可(ke)以看到(dào)，要得到(dao)正确的(de)流量,必(bi)須得到(dào)正确的(de)💚管道平(ping)均流速(sù)和截面(mian)積。其中(zhong)，時差法(fǎ)超聲波(bō)🤩流量計(jì)測🙇‍♀️量流(liú)速可以(yǐ)得到滿(man)意的結(jie)果但是(shi),現場管(guan)道由于(yu)未經✌️特(te)别加⚽工(gong)很難㊙️确(que)定管道(dao)的截面(mian)積。因此(cǐ)，無法控(kòng)制外夾(jia)⚽式超聲(sheng)波流量(liang)計現場(chang)測量精(jing)度,通常(cháng)外夾式(shi)超聲波(bo)流量計(jì)的測量(liang)相對示(shì)值誤👌差(cha)能達到(dào)1%~5%,正确率(lǜ)較低,已(yǐ)失去對(dui)現場電(dian)磁流量(liang)計進行(háng)比對的(de)意義🌈。
二(er)、方案的(de)提出和(hé)分析
　　比(bǐ)較上述(shu)兩種方(fang)案，從理(lǐ)論上來(lái)講都是(shì)可行的(de)。但第二(èr)種方🚶法(fa)🌐更容易(yì)實現量(liàng)值的溯(sù)源和檢(jian)定中不(bu)确定💃度(dù)分量的(de)控制。隻(zhi)要♊在量(liang)值傳遞(dì)過程中(zhong)将流量(liang)測量可(kě)能引入(ru)的不确(què)定度分(fen)量控制(zhi)在可允(yǔn)許的範(fan)圍内,就(jiù)可以實(shí)現對現(xian)場電磁(ci)流量㊙️計(jì)正确的(de)㊙️流量賦(fù)值。
1.外夾(jia)式超聲(sheng)波流量(liàng)計工作(zuò)原理和(he)測量不(bu)确定度(dù)分量☀️分(fèn)析
　　時差(chà)法超聲(shēng)波流量(liàng)計是以(yi)超聲波(bo)在流體(tǐ)内順逆(ni)兩個傳(chuan)播方向(xiang),利用傳(chuan)播時間(jiān)差與流(liú)體流速(sù)之間的(de)關系求(qiú)得流體(tǐ)流量的(de)👉,工作原(yuán)理如圖(tu)1所示。
 
　　根(gēn)據聲波(bō)在順逆(ni)兩個方(fāng)向傳播(bo)的時間(jiān)差可得(de)到該傳(chuán)播方向(xiang).上的流(liu)體線平(ping)均流速(sù)(V):
 
　　式中::C一(yī)聲速;L一(yi)聲波傳(chuan)播距離(lí);0一聲道(dào)夾角;t1、t2--聲(shēng)波順逆(nì)📧向傳播(bō)時間。
根(gēn)據比爾(er)蓋兒法(fa)計算出(chu)面流速(su)V:
 
　　式中:K--補(bu)償系數(shù)(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷諾(nuo)數),在--定(ding)雷諾數(shù)範圍内(nei)可視爲(wei)🌏常數,在(zài)✉️使用中(zhōng)可以通(tong)過水流(liú)量标準(zhun)裝置标(biao)定給出(chū)。
　　根據_上(shàng)述公式(shi),可得流(liu)量計算(suàn)公式爲(wei)
 
式中:d-管(guǎn)道直徑(jing)。
　　從式(4)中(zhōng)可以看(kàn)到,h以和(he)超聲波(bō)流量計(jì)所使用(yòng)的時基(jī)精度相(xiàng)關,作爲(wèi)用于量(liang)值傳遞(dì)的标準(zhun)表,流量(liang)計可選(xuan)取較高(gao)精度等(deng)級的時(shí)基，因此(ci),t1、t2測量引(yin)入的不(bú)确定度(dù)可以忽(hū)略不計(jì)。如果采(cǎi)取相應(yīng)的措施(shi)保證d和(hé)L的測量(liàng)不确定(ding)度💛足夠(gou)小，直至(zhi)可以忽(hū)♈略不計(ji),則流量(liàng)測量的(de)不确定(ding)度僅和(hé)K的标定(ding)精度相(xiàng)關。
2.外夾(jiá)式超聲(sheng)波流量(liang)計特征(zhēng)尺寸的(de)确定
　　爲(wèi)保證d和(he)L的測量(liàng)精度足(zú)夠高，應(yīng)在被檢(jiǎn)電磁流(liú)量計的(de)管路㊙️上(shang)預裝标(biāo)準管段(duan)以安裝(zhuang)外夾式(shi)超聲波(bo)流量計(jì)。由于标(biao)準管段(duàn)是一個(gè)經過加(jia)工的直(zhi)管段,因(yīn)此,不會(huì)增加太(tai)大的成(chéng)本。
　　标準(zhun)管段内(nei)徑的加(jia)工可參(can)照GB/T2624--2006《用安(an)裝在圓(yuan)形截面(mian)管道中(zhong)的差🈲壓(ya)裝置測(cè)量滿管(guǎn)流體流(liú)量》中對(dui)節流件(jiàn)上遊2D範(fàn)圍内♊管(guan)道内徑(jìng)的加工(gōng)要求。加(jiā)工後的(de)标準管(guǎn)段應分(fen)别❤️在至(zhì)少3個截(jié)面的4個(ge)不同方(fang)向進行(háng)d值測量(liang),加🔴工偏(pian)差應小(xiǎo)于标準(zhun)規定。
　　聲(sheng)波傳播(bo)距離L的(de)确定主(zhǔ)要是避(bi)免每次(cì)測量管(guǎn)道圓💁度(du)🐆不夠、外(wài)壁腐蝕(shi)以及換(huàn)能器和(he)管道間(jian)裝夾間(jiān)隙不同(tóng),對🤞傳播(bō)距離L的(de)影響。可(kě)在标準(zhǔn)管段外(wài)壁加⭕工(gōng)固定的(de)安裝位(wei)置并設(shè)加裝螺(luo)孔,在加(jia)裝換能(néng)器時用(yong)扭力🌈扳(bān)手緊固(gu),确保每(měi)次✂️裝夾(jiá)間隙的(de)一緻性(xìng)。
　　在标準(zhun)管段和(hé)外夾式(shi)超聲波(bō)流量計(ji)-起在水(shuǐ)流量标(biao)準裝置(zhi).上檢定(ding)後,将标(biāo)準管段(duàn)預裝在(zai)現場管(guǎn)道,并在(zài)換能🍓器(qì)安裝位(wei)置加裝(zhuāng)防護罩(zhao)。由于标(biāo)準管段(duàn)結構、加(jiā)工要求(qiú)和使用(yòng)環境與(yu)文丘裏(lǐ)管有極(ji)度的🤞相(xiàng)似性,因(yīn)此,其使(shi)用周期(qī)可以采(cai)用和文(wén)丘裏管(guan)相等的(de)檢定周(zhōu)⚽期,即檢(jian)定周期(qī)爲4年。每(mei)年利用(yòng)标準管(guan)🐕段和外(wài)夾式超(chao)👈，聲流量(liàng)計對在(zài)💛線電磁(ci)流量計(jì)進行核(hé)查，如核(hé)查結果(guo)滿意則(ze)順延電(diàn)磁流量(liang)計的檢(jiǎn)定周期(qi)，否則電(diàn)磁流量(liang)計和标(biāo)準管段(duàn)均應離(lí)線檢定(ding)。每--個外(wài)夾式超(chao)聲波流(liú)量計可(ke)以和任(rèn)意管徑(jing)🔱的标準(zhun)直管段(duan)配合并(bìng)❌擁有該(gāi)套配置(zhì)的k值及(ji)相應的(de)精度,通(tong)過定期(qī)的期間(jiān)核查達(da)到延長(zhǎng)電磁流(liu)量計檢(jiǎn)定周♈期(qi)的目的(de)。
三、标準(zhun)管段和(he)外夾式(shì)超聲波(bō)流量計(ji)的管理(lǐ)策略
　　需(xu)要對外(wài)夾式超(chao)聲波流(liu)量計及(ji)對應的(de)标準管(guan)段進行(hang)⭕檢定,标(biao)定一定(dìng)流量範(fan)圍内各(gè)流量點(diǎn)的k值并(bing)确定對(dui)應的不(bú)确定度(dù),同時對(dui)标準管(guǎn)段的幾(ji)何尺🤩寸(cùn)進行檢(jian)定。進行(háng)現場核(hé)查,以👌JJF1033--2008<計(ji)量标準(zhǔn)考核規(guī)範☔》規定(dìng)的傳遞(di)比較法(fa)💜作爲判(pàn)定核查(cha)結果🚶滿(man)意與否(fǒu)的依據(jù)。
1.檢定要(yao)求
(1)标準(zhun)管段的(de)幾何尺(chi)寸的檢(jian)定
　　在标(biāo)準管段(duàn)入口、出(chū)口和中(zhong)間3個截(jie)面進行(hang)内徑測(ce)量🤩,任何(hé)一内徑(jìng)與内徑(jing)平均值(zhi)之差應(yīng)小于内(nei)徑平🔞均(jun)值的±0.4%，當(dang)所有被(bèi)測🍓内徑(jìng)和内徑(jing)平均值(zhí)之差均(jun1)符合_上(shang)述要求(qiú)時,則認(ren)爲滿足(zu)要💯求。
(2)k值(zhi)确定和(he)補償系(xì)數的檢(jiǎn)定
　　當标(biao)準管段(duàn)和測量(liàng)介質确(què)定後,每(mei)個流量(liang)點下檢(jian)定時,式(shì)(4)中的L、d、θt1、t2即(ji)可視爲(wèi)常數,根(gēn)據要測(cè)量流量(liang)點g,的大(dà)小,計算(suan)出k值并(bìng)設入與(yǔ)外夾式(shì)超聲波(bo)流量計(ji)配套的(de)流🏃‍♀️量積(ji)算儀。
　　設(she)定後的(de)超聲波(bō)流量計(jì)應成套(tào)在水流(liú)量标準(zhun)裝💰置上(shàng)進行标(biao)定。按以(yi)下公式(shi)計算出(chū)補償系(xi)數K.,取各(ge)點平💃🏻均(jun1)值輸入(rù)與外夾(jiá)式超聲(sheng)波流量(liàng)計配套(tao)的流💁量(liang)積算儀(yi):
 
式中:qo-水(shuǐ)流量标(biao)準裝置(zhi)給出的(de)實際流(liu)量。
　　根據(ju)相應的(de)檢定規(gui)程對相(xiàng)應的流(liú)量點進(jìn)行檢定(dìng),并給♋出(chu)㊙️相應的(de)精度。這(zhè)裏僅對(duì)每個流(liú)量點的(de)重複✔️性(xing)檢🔆定給(gěi)出特殊(shu)規定。每(měi)個流量(liàng)點應做(zuò)不少于(yú)6組試驗(yan),每組檢(jiǎn)定次數(shu)不☔少于(yú)6次。每組(zǔ)試❗驗前(qian)均應按(àn)📞要求将(jiang)外夾式(shi)超聲波(bō)流量計(ji)重新安(an)裝。試驗(yàn)結束後(hou)按式(6)計(jì)算重複(fú)性E,:.
 
　　式中(zhong):m一測量(liang)組數;n一(yī)每組包(bao)含的測(ce)量次數(shù);K*ij一第j組(zu)中☁️第k次(cì)測量👣結(jie)果;`K*j一第(di)j組測量(liàng)結果的(de)平均值(zhi)。
計算結(jie)果應小(xiǎo)于精度(du)的1/2。
2.電磁(ci)流量計(ji)現場核(hé)查
　　根據(ju)檢測結(jié)果設定(dìng)對應的(de)參數,利(lì)用現場(chǎng)标準管(guǎn)段對現(xian)場電🥰磁(cí)流量計(jì)進行核(he)查試驗(yan)。試驗時(shí)應至少(shao)在使用(yòng)的流量(liàng)範👣圍内(nèi)取3個流(liú)量點，每(mei)--個流量(liàng)點的試(shì)驗結果(guǒ)按式(7)進(jin)行比對(dui)。
 
　　式中:q1一(yi)電磁流(liú)量計示(shi)值;q一外(wài)夾式超(chāo)聲波流(liu)量計示(shì)🔅值💛;U一外(wài)♋夾式超(chao)聲波流(liú)量計測(cè)量不确(que)定度;U1一(yī)電磁流(liú)量計标(biāo)稱測量(liang)不确定(dìng)度。
　　試驗(yan)結果如(ru)滿足式(shì)(7)的要求(qiú),即認爲(wèi)結果滿(mǎn)意,電磁(cí)流量計(ji)可繼續(xù)使用。電(dian)磁流量(liàng)計可在(zài)此保證(zheng)條件🧑🏾‍🤝‍🧑🏼下(xia)使用4年(nián),到期後(hòu)應和标(biāo)準管段(duàn)一并送(sòng)檢。
四、結(jie)束語
　　利(lì)用外夾(jiá)式超聲(sheng)波流量(liàng)計對電(diàn)磁流量(liàng)計進行(hang)在線核(he)查🧑🏽‍🤝‍🧑🏻來驗(yàn)證在線(xian)電磁流(liu)量計的(de)工作狀(zhuang)況,一-定(dìng)程度上(shàng)可以延(yán)長電磁(cí)流量計(jì)的檢定(ding)周期,在(zài)有限試(shi)驗次數(shù)上證🎯明(ming)是可行(hang)的,但該(gāi)方法也(yě)存在一(yi)定的局(ju)限性,如(ru)外夾式(shi)超聲波(bo)流量計(ji)發生換(huan)能器損(sun)🤟壞，将會(hui)影響多(duo)個标準(zhǔn)管段的(de)使用風(feng)險,需要(yao)進一步(bu)研究。

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