摘要:分體式(shì)标準孔闆流(liú)量計 在流量(liàng)計量領域應(ying)用廣泛,幾何(he)檢測法主要(yao)針對差壓式(shi)流量計 中标(biao)準孔闆本身(shen)的幾何參數(shù);系數檢測法(fa)主要的測定(dìng)。分體式标準(zhun)孔闆流量計(jì)由一次裝置(zhi)和二次裝置(zhì)以相互獨立(lì)的形式組成(cheng)，故現行的三(sān)種檢測方法(fǎ)均不能完全(quan)适用于分體(ti)式标準孔闆(pan)流量計的檢(jiǎn)定或校準。在(zài)日常工作實(shi)踐與分體式(shì)标準孔闆流(liú)量計的特點(diǎn)基礎上,進行(hang)了适用于分(fèn)體式标準孔(kǒng)闆流量計的(de)校準方法，形(xing)成以單項校(xiao)準與成套校(xiao)準相結合校(xiao)準方法，該校(xiao)準方法更符(fu)合分體式标(biao)準孔闆流量(liang)計的使用與(yu)結構特點,保(bǎo)障分體式标(biāo)準孔闆流量(liàng)計的準确溯(sù)源。
0引言
　　分體(ti)式标準孔闆(pan)流量計由一(yi)次裝置和二(er)次裝置兩部(bu)分組成,其中(zhong)一次裝置由(yóu)标準孔闆、取(qǔ)壓裝置和前(qián)後測量管以(yi)相互獨立的(de)形式組成，二(er)次裝置由 差(chà)壓變送器 、 壓(yā)力變送器 、溫(wen)度傳感器(或(huò) 溫度變送器(qì) )和流量積算(suàn)單元以相互(hu)獨立的形式(shi)組成。其測.量(liang)原理爲:以标(biao)準孔闆安裝(zhuāng)在充滿流體(tǐ)的管線中爲(wei)依據,裝入标(biao)準孔闆後，流(liu)體流過孔闆(pan)，在孔闆的上(shàng)遊側和下遊(yóu)側之間産生(sheng)一個靜壓差(cha)，利用該壓差(chà)與流量的關(guan)系，可以确定(dìng)管道流體的(de)流量(質量流(liú)量或體積流(liu)量)。分體式标(biāo)準孔闆流量(liàng)計以其優越(yuè)的計量性能(neng)，在能源、化工(gong)等領域得到(dao)了廣泛的應(yīng)用，其組成如(rú)圖1所示。
 
　　分體(ti)式标準孔闆(pǎn)流量計結構(gou)簡單、牢固、性(xing)能穩定可靠(kao)、使用期限長(zhǎng)、價格低廉，應(yīng)用範圍特别(bie)廣泛，在封閉(bi)管道的流量(liàng)測量中适用(yòng)于各種場景(jing)。如,在流體方(fang)面:适用于單(dan)相、多相、潔淨(jing)、髒污或粘性(xing)流體等;工作(zuo)狀态方面:适(shì)用于常壓、高(gao)壓、真空、常溫(wen)、高溫、低溫等(deng)工況環境等(deng);管徑方面:适(shi)用于從幾mm到(dao)幾m的管道;流(liu)動條件方面(miàn):适用于亞音(yīn)速、音速、脈動(dong)流等流體流(liú)動狀态。其在(zai)各工業測量(liàng)現場的用量(liang)約占流量計(jì)總用量的1/4~1/3。
　　分(fèn)體式标準孔(kong)闆流量計如(rú)此大的應用(yòng)體量,使其校(xiao)準的需求量(liàng)非常巨大，其(qi)檢測數據的(de)要求越來越(yue)高。目前國内(nèi)對分體式标(biāo)準孔闆流量(liang)計的檢定或(huò)校準工作一(yī)“直參考JJG640-2016《差壓(ya)式流量計》開(kāi)展,其提供的(de)三種檢測方(fāng)法,即幾何檢(jian)測法、系數檢(jian)測法和示值(zhí)誤差檢測法(fa)，其針對的測(cè)量對象各自(zì)不同:幾何檢(jiǎn)測法主要針(zhen)對差壓式流(liú)量計中标準(zhǔn)孔闆本身的(de)幾何參數;系(xì)數檢測法主(zhǔ)要針對差壓(yā)式流量計的(de)節流裝置,即(ji)前述的一.次(ci)裝置;示值誤(wù)差檢測法主(zhǔ)要針對一體(ti)式差壓流量(liang)計進行流量(liàng)計示值誤差(chà)的測定。
　　而分(fèn)體式标準孔(kong)闆流量計由(you)一次裝置(由(yóu)标準孔闆、取(qǔ)壓裝置和前(qian)後測量管組(zǔ)成)和二次裝(zhuāng)置以相互獨(du)立的形式組(zu)成，與JJG640規程所(suo)述三種檢測(ce)方法适用對(duì)象并不完全(quán)相符，故該文(wen)針對分體式(shi)标準孔闆流(liu)量計的結構(gou)特點，探究了(le)适用于分體(tǐ)式标準孔闆(pan)流量計的校(xiao)準方法，該方(fāng)法将不僅關(guan)注分體式标(biao)準孔闆流量(liang)計各組成部(bu)分的檢定校(xiao)準，還關.注各(gè)部分組成整(zhěng)套流量計後(hòu)的整體校準(zhǔn)，更符合分體(ti)式流量計的(de)結構特點和(hé)校準操作。
1校(xiao)準準備工作(zuo)
　　在分體式标(biāo)準孔闆流量(liang)計的校準方(fāng)法探究中，結(jie)合工作現場(chang)的實際情況(kuang)，分體式标準(zhǔn)孔闆流量計(ji)的校準工作(zuò)分三步進行(háng)。第一步,标準(zhǔn)孔闆檢定/校(xiào)準及安裝确(que)認;第二步,配(pèi)套二次裝置(zhi)各組成單元(yuan)的單項校準(zhun);第三步，成套(tào)校準。在校準(zhun)前需要對分(fen)體式标準孔(kǒng)闆流量計的(de)要求、校準環(huan)境及标準設(shè)備探讨說明(míng)。
1.1技術要求
　　分(fèn)體式差壓流(liú)量計中，标準(zhǔn)孔闆應有設(she)計計算書、首(shǒu)檢證書(或測(ce)試報告)、安裝(zhuāng)使用說明書(shū)等技術文件(jiàn),周期檢定/校(xiào)準的流量計(ji)還應有前次(ci)檢測/校準的(de)檢測報告/校(xiao)準證書;所配(pei)流量積算單(dan)元應有首檢(jiǎn)證書(或測試(shi)報告)、參數設(she)置清單、使用(yong)說明書等技(jì)術文件，周期(qi)檢定/校準的(de)流量計還應(ying)有前次檢測(cè)/校準的檢測(cè)報告/校準證(zheng)書;所配壓力(li)變送器、差壓(yā)變送器、溫度(du)變送器應有(yǒu)首檢證書(或(huò)測試報.告)、使(shi)用說明書等(děng)技術文件,周(zhou)期檢定/校準(zhun)的流量計還(hai)應有前次校(xiào)準的校準證(zhèng)書。
1.2校準條件(jian)
1.2.1環境條件
溫(wen)度:(5~40)℃;
大氣壓力(lì):(86~106)kPa;
相對濕度:(45~75)%RH。
1.2.2标(biao)準孔闆
　　标準(zhǔn)孔闆有檢定(dìng)證書(幾何檢(jiǎn)定、流出系數(shù)檢定/校準)且(qiě)在JJG640-2016中7.5規定的(de)檢定周期内(nei)或具備現場(chǎng)進行幾何檢(jiǎn)定的條件。
1.2.3标(biāo)準孔闆的安(an)裝
　　前後直管(guan)段符合GB/T2624.2-2006中6.2規(gui)定的最短要(yao)求;管道圓度(dù)與圓柱度符(fú)合GB/T2624.2-2006中6.4規定的(de)要求;一次裝(zhuang)置和夾持環(huan)的位置符合(hé)GB/T2624.2-2006中6.5規定的要(yào)求;差壓取壓(ya)口符合GB/T2624.2-2006中5.2規(gui)定的要求;管(guǎn)道内徑、直徑(jìng)比、雷諾數的(de)範圍及管道(dao)粗糙度符合(he)GB/T2624.2-2006中5.3.1規定的使(shi)用限制要求(qiu)，可壓縮流體(tǐ)還應P2/P1≥0.75。
若測量(liang)介質爲天然(ran)氣,标準孔闆(pǎn)的安裝應滿(mǎn)足GB/T21446-2008《用标準孔(kong)闆流量計測(cè)量天然氣流(liu)量》的要求。
1.2.4導(dǎo)壓管
　　導壓管(guǎn)的敷設有利(lì)于差壓信号(hào)準确傳導且(qiě)取壓閥、平衡(héng)閥處于正确(que)的開/關狀态(tài)。
1.3校準設備
1.3.1壓(ya)力标準器(壓(ya)力校驗儀)
　　壓(ya)力發生範圍(wei):能覆蓋被校(xiao)準壓力送器(qi)量程或實際(ji)壓力測量範(fan)圍;控制穩定(ding)性:<0.005%FS;目标壓力(lì)穩定持續時(shi)間:>5min。
1.3.2溫度标準(zhǔn)器(恒溫槽或(huo)溫度校驗儀(yí))
溫度發生範(fàn)圍:能覆蓋被(bèi)校準溫度送(sòng)器/溫度傳.感(gǎn)器實際溫度(dù)測量範圍;準(zhun)确度:≤±0.5C;顯示分(fèn)辨率:0.01℃;溫場波(bō)動:±0.03℃/15分鍾;水平(ping)溫場:±0.05℃;垂直溫(wēn)場:≤0.5℃。
1.3.3差壓标準(zhǔn)器(差壓校驗(yàn)儀)
　　差壓發生(sheng)範圍:能覆蓋(gài)被校準差壓(ya)送器量程或(huò)實際差壓測(ce)量範圍;控制(zhi)穩定性:<0.005%FS;目标(biāo)壓力穩定持(chi)續時間:>5min;控制(zhi)響應時間:<30s。
1.3.4标(biao)準電阻箱
　　量(liang)程:0~400.000Ω;分辨率:10mΩ;準(zhǔn)确度:不低于(yu)0.02%RD+0.02Ω。
1.3.5直流信号源(yuán)
　　可輸出三路(lù)DC(0~20)mA連續可調信(xin)号;量程:0~22.0000mA;分辨(biàn)率:1μA;準确度:不(bu)低于0.02%RD+1μA;穩定度(du):0.05%12h。
2校準項目與(yu)校準方法
2.1校(xiao)準項目
　　校準(zhǔn)項目見表2,分(fen)體式标準孔(kǒng)闆流量計單(dān)次校準應包(bāo)括單項校準(zhǔn)和成套校準(zhǔn)兩項。
 
2.2校準方(fang)法
2.2.1标準孔闆(pan)檢定/校準及(jí)安裝确認
(1)标(biāo)準孔闆現場(chang)檢定校準
　　若(ruò)标準孔闆有(yǒu)有效溯源證(zhèng)書,且是幾何(he)檢測法溯源(yuan)證書，則可依(yī)據JJG640-2016《差壓式流(liu)量計》5.1條評估(gū)标準孔闆引(yin)入的标準不(bu)确定度分量(liang)，依據附錄B計(jì)算标準孔闆(pan)流出系數;
　　若(ruo)标準孔闆有(yǒu)有效溯源證(zhèng)書,且是系數(shù)檢測法溯源(yuan)證書,則可依(yī)據溯源證書(shu)的結果評估(gu)标準孔闆引(yin)入的标準不(bú)确定度分量(liàng)及計算流出(chu)系數;
　　若标準(zhun)孔闆無有效(xiao)溯源證書，且(qie)幾何檢測法(fǎ)可以滿足其(qi)不确定度要(yao)求，則可參照(zhao)JJG640-2016《差壓式流量(liang)計》7.1條對其進(jin)行現場校準(zhǔn)。
　　标準孔闆流(liu)量計中适用(yong)的标準孔闆(pǎn)，在實際使用(yong)時.應根據實(shí)際使用溫度(du)t對标準孔闆(pǎn)喉部直徑d,進(jin)行修正使用(yong)。
　　若标準孔闆(pan)無有效的溯(sù)源證書，且幾(ji)何檢測法不(bu)能滿足其不(bu)确定度要求(qiu)，則可參照JJG640-2016《差(cha)壓式流量計(jì)》7.2條對其進行(háng)系數校準,校(xiào)準結果應給(gěi)出标準節流(liú)件流出系數(shu)計算公式及(jí)标準不确.定(dìng)度。
(2)技術文件(jiàn)核驗
　　核驗檢(jian)定/校準證書(shū)的标準孔闆(pǎn)各項參數與(yǔ)待校準流量(liang)計标準孔闆(pan)是否一緻且(qiě)在規定的有(yǒu)效期内。
核驗(yàn)檢定/校準證(zhèng)書給出的測(ce)試數據(如開(kāi)孔.徑或流出(chu)系數等)是否(fǒu)符合設計計(ji)算書、GB/T2624(或GB/T21446)及JJG640相(xiàng)關規定。核驗(yan)設計計算書(shū)給出的流量(liàng)範圍是否能(neng)涵蓋實際流(liu)量測量範圍(wei)。
　　核驗設計的(de)差壓量程是(shì)否能涵蓋實(shí)際或設計流(liú)量範圍相對(dui)應的差壓測(ce)量範圍(依據(jù)設計書給出(chū)的标準孔闆(pǎn)設計參數與(yǔ)用戶提供的(de)實際溫度、壓(ya)力核算實際(ji)或設計流量(liang)範圍相對應(ying)的差壓測量(liang)範圍，當實際(jì)或設計流量(liang)範圍相對應(yīng)的差壓測量(liang)範圍大于差(cha)壓設計量程(cheng)或低于差壓(yā)設計量程的(de)1/2,應按實際或(huo)設計流量範(fàn)圍相對應的(de)差壓測量範(fàn)圍調整差壓(ya)量程。)
　　核驗參(cān)數設置清單(dān)中的溫度、壓(yā)力量程是否(fǒu)與溫度、壓力(li)變送器設置(zhi)一緻且能涵(hán)蓋實際測量(liàng)範圍。核驗設(she)計計算書及(jí)參數設置清(qing)單中其它參(cān)數與實際工(gong)作條件是否(fou)一緻(被校準(zhǔn)節流式流量(liàng)計參數設置(zhì)清單一般包(bāo)括:标準節流(liu)件型式、被測(ce)介質類型、流(liu)量計算方法(fa)/标準、物性值(zhí)計算方法/标(biao)準、管道材質(zhì)、管道内徑、節(jie)流件材質、節(jiē)流件開孔徑(jìng)、溫度量程上(shàng)下限、壓力量(liang)程上下限、差(chà)壓量程上下(xià)限、瞬時流量(liàng)單位、累積流(liu)量單位及設(shè)計溫度、設計(ji)壓力、設計最(zui)大流量等内(nei)容。)
(3)安裝使用(yòng)條件核驗
　　現(xiàn)場核驗标準(zhǔn)節流裝置安(an)裝方式(水平(ping)或垂.直)、前後(hòu)直管段長度(du)、與工藝管道(dào)的同心度、差(chà)壓管路的引(yǐn)出與敷設方(fāng)式、法蘭與夾(jia)持環的位置(zhi)等,核驗其是(shì)否符合GB/T2624-2006(若測(ce)量介質爲天(tiān)然氣,應滿足(zú)GB/T21446-2008的要求)與JJG640-
2016的(de)規定要求。
2.2.2單(dān)項校準
(1)溫度(du)變送器檢定(ding)/校準
　　在确認(ren)被校準溫度(du)變送器量程(cheng)與參數設置(zhì)清單中溫度(du)量程上下限(xian)--緻後，使用溫(wen)度标準器(恒(héng)溫槽或溫度(dù)校驗儀)按照(zhào)JJF1183-2007溫度變送器(qì)校準規範進(jìn)行。
(2)差壓變送(sòng)器檢定/校準(zhun)
　　在确認被校(xiao)準差壓變送(song)器量程與參(can)數設置清單(dan)中差壓量程(chéng)上下限一緻(zhi)後,使用壓力(li)标準器(壓力(lì)校驗儀)按照(zhào)JJG882-2019壓力變送器(qi)檢定規程進(jin)行。
(3)壓力變送(song)器.
　　在确認被(bei)校準壓力變(bian)送器量程與(yǔ)參數設置清(qing)單中壓力量(liàng)程上下限一(yi)緻後，使用壓(yā)力标準器(壓(ya)力校驗儀)按(àn)照JJG882-2019壓力變送(sòng)器檢定規程(chéng)進行。
(4)流量積(jī)算儀
　　在确認(ren)被檢測/校準(zhǔn)流量積算單(dan)元中的設置(zhì)參數與參數(shù)設置清單對(duì)應參數一緻(zhi)後,按照JJC1003-2016中7.3.2的(de)規定進行。
(4)流(liu)量積算儀
　　在(zài)确認被檢測(ce)/校準流量積(ji)算單元中的(de)設置參數與(yǔ)參數設置清(qing)單對應參數(shù)--緻後，按照JJC1003一(yī)2016中7.3.2的規定進(jin)行。
　　檢測/校準(zhun)前按下圖連(lián)接好線,通常(cháng)被檢儀表通(tong)電預熱10min。如産(chǎn)品說明書對(duì)預熱時間另(lìng)有規定的，則(zé)按說明書規(guī)定的時間預(yu)熱
 
①瞬時流量(liang)校準
　　校準點(dian)取下限流量(liàng)所對應的差(chà)壓值和.上限(xiàn)流量25%、50%、75%、100%所對應(yīng)的差壓值附(fù)近，以上校準(zhun)點是在設計(jì)狀态下;對于(yu)具有壓力、溫(wēn)度補償功能(neng)的，另外應在(zài)壓力不變，溫(wēn)度在設計範(fàn)圍内任取兩(liang)點，溫度不變(biàn),壓力在設計(jì)範圍内任取(qǔ)兩點,流量爲(wèi)最大情況下(xia)分别進行校(xiao)準。
　　按選取校(xiao)準點，流量積(ji)算單元做一(yi)次測量。按下(xia)式計算每個(gè)檢測/校準點(dian)的相對誤差(chà)。
 
　　式中:Ei爲第i檢(jiǎn)測/校準點的(de)相對誤差;qi爲(wèi)第i檢測/校準(zhǔn)點積算單元(yuán)的示值;qsi爲第(di)i檢測/校準點(dian)的瞬時流量(liàng)的理論計算(suan)值。
　　其中，qsi的計(jì)算應根據标(biao)準孔闆的參(can)數及被測介(jie)質在校準點(dian)的操作條件(jian)，依據國家有(yǒu)關标準和計(jì)量檢定規程(cheng)進行計算(或(huò)使用通過法(fǎ)定計量檢定(dìng)單位認證的(de)計算軟件進(jìn)行計算)。介質(zhì)物性值計算(suàn)應符合JJG1003-2016附錄(lu)A.2的規定。
②補償(cháng)參量校準
　　試(shi)驗點取零點(diǎn)、0.25Amax、0.5Amax、0.75Amax、Ama。其中，Amx爲模拟(ni)輸入信号的(de)上限值。對于(yú)溫度信号采(cǎi)用熱電阻和(hé)熱電偶的.Amax取(qǔ)設計任務書(shu)溫度上限。
　　按(àn)選取校準點(diǎn)，流量積算單(dan)元作一次測(ce)量。按下式計(jì)算每個校準(zhun)點誤差。
 
　　式中(zhong):EAi爲第i校準點(dian)的誤差;Ai爲第(di)i校準點流量(liang)積算單元的(de)示值;A.爲第i校(xiao)準點輸入信(xìn)号對，應的理(lǐ)論計算值;Amax.爲(wèi)輸入信号上(shang)限對應的理(li)論計算值。
2.2.3成(chéng)套校準
　　在确(què)認被校準的(de)分體式标準(zhǔn)孔闆流量計(ji)的變送器及(ji)流量積算單(dān)元中的設置(zhì)與參數設置(zhi)清單對應參(cān).數一緻後,參(cān)照JJG1003-2016中7.3.2.1的相關(guan)規定進行。
　　二(èr)次裝置保持(chi)實際工作連(lian)接狀态，将溫(wen)度傳感器放(fang)入溫度标準(zhǔn)器(恒溫槽等(děng))中,壓力變送(sòng)器與壓力标(biao)準器(壓力校(xiao)驗儀)連接,差(cha)壓變送器與(yǔ)差壓标準器(qì)(差壓校驗儀(yí))連接,通電預(yu)熱10min。
(1)瞬時流量(liàng)檢測/校準
　　校(xiào)準點取下限(xian)流量所對應(ying)的差壓值和(he)上限流量25%、50%、75%、100%所(suo)對應的差壓(yā)值附近，以上(shàng)校準點是在(zai)設計狀态下(xià);對于具有壓(yā)力、溫度補償(chang)功能的，另外(wai)應在壓力不(bu)變，溫度在設(she)計範圍内任(rèn)取兩點,溫度(du)不變,壓力在(zài)設計範圍内(nei)任取兩點，流(liu)量爲最大情(qing)況下分别進(jìn)行校準。
　　按選(xuǎn)取校準點，做(zuo)一次測量。按(an)下式計算每(měi)個流量點的(de)誤差。
 
　　式中:Ei爲(wei)第i校準點的(de)相對誤差;qi爲(wei)第i校準點二(èr)次裝置的示(shi)值;qsi爲第i校準(zhǔn)點的瞬時流(liu)量的理論計(ji)算值。
　　其中，qsi的(de)計算應根據(jù)标準節流件(jiàn)的型式及被(bei)測介質在檢(jian)測/校準點的(de)操作條件,依(yi)據國家有關(guān)标準和計量(liàng)檢定規程進(jin)行計算(或使(shi)用通過法定(ding)計量檢定單(dan)位認證的計(jì)算軟件進行(háng)計算)。介質物(wu)性值計算應(ying)符合JJG1003-2016附錄A.2的(de)規定。
(2)溫度、壓(yā)力差壓測量(liàng)通道校準
　　試(shì)驗點取零點(diǎn)、0.25Amax、0.5Amax、0.75....max、Amax、Amax。其中,Amax分别爲(wei)溫度、壓力、差(cha)壓變送器上(shang)限值。
按選取(qǔ)校準點，作一(yi)次測量。按下(xia)式計算每個(ge)校準點誤差(chà)。
 
　　式中:Ei爲第i校(xiao)準點的誤差(chà);Ai爲第i校準點(diǎn)二次裝置的(de)示值;A爲第i校(xiao)準點輸入的(de)标準信号(溫(wēn)度、壓力、差壓(ya))值;Amax爲輸入的(de)标準信号(溫(wen).度、壓力、差壓(yā)).上限值。
3結論(lun)與展望
　　在大(dà)量現場工作(zuò)與工程實際(ji)的基礎上對(dui)分體式标準(zhǔn)孔闆流量計(ji)的校準方法(fa),即針對分體(ti)式标準孔闆(pǎn)流量計的構(gou)成特點，采用(yòng)單項校準與(yu)成套校準相(xiang)結合校準方(fang)式，解決了規(guī)程中規定的(de)三種方法無(wu)法完全解決(jue)分體式标準(zhun)孔闆流量計(ji)實際校準的(de)問題,形成了(le)更爲合理的(de)分體式标準(zhǔn)孔闆流量計(ji)的校準方法(fa)提高了其校(xiào)準工作的效(xiao)率。在該文确(que)定了校準方(fāng)法之後,下一(yī)步将對此校(xiao)準方法的不(bu)确定度進行(háng)分析，并在工(gong)作中對此方(fang)法進行檢驗(yàn)，對其實用性(xing)和合理性進(jin)一步驗證。

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