電(dian)磁流(liu)量計(ji) 以其(qi)安裝(zhuang)方便(bian)、正确(que)率高(gao)等優(you)點在(zai)自來(lai)水、熱(re)水熱(re)能貿(mao)易結(jie)算中(zhong)被廣(guang)泛應(ying)用,并(bing)被要(yao)求進(jin)行定(ding)期的(de)計量(liang)檢定(ding)。在我(wo)國,0.5級(ji)以下(xia)☔電磁(ci)流量(liang)計的(de)檢定(ding)周期(qi)🈲爲兩(liang)年。事(shi)實上(shang)🥰,許多(duo) 大口(kou)徑電(dian)磁流(liu)量計(ji) (一般(ban)爲DN400mm以(yi)上)由(you)于拆(chai)裝、運(yun)輸和(he)生産(chan)等問(wen)題,無(wu)法實(shi)現定(ding)期離(li)線檢(jian)定,造(zao)成計(ji)量失(shi)控,引(yin)發諸(zhu)多貿(mao)易糾(jiu)紛。因(yin)此，需(xu)要建(jian)立-套(tao)能夠(gou)對電(dian)磁流(liu)量計(ji)進行(hang)在線(xian)檢定(ding)或校(xiao)準的(de)方法(fa)，在💜保(bao)證有(you)效溯(su)源性(xing)的前(qian)提下(xia),實現(xian)對電(dian)🔆磁流(liu)量計(ji)的量(liang)值溯(su)⁉️源，從(cong)而實(shi)現對(dui)現場(chang)電磁(ci)流量(liang)計的(de)在線(xian)計量(liang)🌈檢定(ding)。或最(zui)低限(xian)度提(ti)供一(yi)㊙️種手(shou)段，能(neng)夠對(dui)在線(xian)電磁(ci)流量(liang)計進(jin)行期(qi)間核(he)查,在(zai)一定(ding)不确(que)定度(du)範圍(wei)内對(dui)在線(xian)電磁(ci)流量(liang)計的(de)計量(liang)特性(xing)進行(hang)确認(ren)，達到(dao)♋延長(zhang)電磁(ci)流量(liang)計離(li)線檢(jian)定周(zhou)㊙️期的(de)目的(de)。
一、研(yan)究背(bei)景
　　根(gen)據上(shang)述存(cun)在的(de)問題(ti)，有關(guan)專家(jia)也提(ti)出過(guo)多種(zhong)在線(xian)檢定(ding)❗或校(xiao)準方(fang)案,歸(gui)納起(qi)來,其(qi)主流(liu)方案(an)主要(yao)有兩(liang)種:一(yi)種是(shi)勵👣磁(ci)線圈(quan)檢查(cha)法,即(ji)在傳(chuan)感器(qi)安裝(zhuang)勵磁(ci)線圈(quan)的腔(qiang)體内(nei)置一(yi)标準(zhun)線圈(quan),标準(zhun)線圈(quan)的銅(tong)電阻(zu)與勵(li)磁線(xian)圈的(de) 銅電(dian)阻 相(xiang)近,通(tong)過外(wai)圍電(dian)路控(kong)制實(shi)現标(biao)準線(xian)圈和(he)勵磁(ci)線圈(quan)⭐産🌈生(sheng)📞的信(xin)号進(jin)行比(bi)較,以(yi)檢查(cha)勵磁(ci)線圈(quan)當前(qian)産生(sheng)的信(xin)号與(yu)原來(lai)産生(sheng)信号(hao)的一(yi)緻性(xing),從而(er)确定(ding)電🔆磁(ci)流量(liang)計的(de)計量(liang)特性(xing)是否(fou)發生(sheng)變化(hua),這種(zhong)方法(fa)又稱(cheng)爲電(dian)磁流(liu)量計(ji)的“幹(gan)标”方(fang)法☔;另(ling)一種(zhong)方法(fa)是非(fei)接㊙️觸(chu)測量(liang)法,即(ji)⭐利用(yong)外夾(jia)式超(chao)聲波(bo)流量(liang)計夾(jia)持在(zai)被測(ce)流量(liang)計管(guan)道上(shang)，通過(guo)比對(dui)兩☂️台(tai)流量(liang)計的(de)流量(liang)來确(que)定被(bei)檢流(liu)量計(ji)⛹🏻‍♀️的計(ji)量特(te)性。
　　應(ying)該說(shuo)上述(shu)兩種(zhong)方法(fa)理論(lun)上都(dou)有其(qi)合理(li)性,但(dan)存在(zai)方法(fa)設計(ji).上的(de)缺陷(xian)，無法(fa)保證(zheng)量值(zhi)溯源(yuan)性和(he)可靠(kao)性,因(yin)此,無(wu)法🛀得(de)到法(fa)律層(ceng)面上(shang)的認(ren)可。首(shou)先,第(di)一種(zhong)方法(fa)，由于(yu)标準(zhun)線圈(quan)是直(zhi)接設(she)計到(dao)流量(liang)計表(biao)體中(zhong)的，我(wo)們無(wu)法對(dui)其✂️電(dian)阻等(deng)指标(biao)的性(xing)能進(jin)行定(ding)期✨的(de)量值(zhi)溯源(yuan)，無法(fa)判斷(duan)一段(duan)時間(jian)後标(biao)準線(xian)圈的(de)計量(liang)性能(neng)是否(fou)發生(sheng)變化(hua),所以(yi),用其(qi)作爲(wei)計量(liang)傳🤟遞(di)的🚶标(biao)準顯(xian)然有(you)缺陷(xian)🌈。
第二(er)種方(fang)法,時(shi)差法(fa) 外夾(jia)式超(chao)聲波(bo)流量(liang)計 的(de)優點(dian)在于(yu)可以(yi)定期(qi)對 超(chao)聲波(bo)流量(liang)計 進(jin)行檢(jian)定。超(chao)聲波(bo)流量(liang)計測(ce)量流(liu)量的(de)原理(li)是根(gen)據速(su)度面(mian)👅積🔆法(fa)求得(de)流量(liang)qʋ的，其(qi)公示(shi)爲
qʋ=`VA(1)
式(shi)中:`V一(yi)管道(dao)内流(liu)體截(jie)面上(shang)平均(jun)流速(su);A一流(liu)體流(liu)經管(guan)道的(de)截面(mian)♌積。
　　從(cong)式(1)中(zhong)可以(yi)看到(dao)，要得(de)到正(zheng)确的(de)流量(liang),必須(xu)得到(dao)正🈲确(que)的管(guan)☎️道平(ping)✏️均流(liu)速和(he)截面(mian)積。其(qi)中，時(shi)差法(fa)超聲(sheng)波🧡流(liu)量計(ji)測量(liang)流✏️速(su)可以(yi)得到(dao)滿意(yi)的結(jie)果但(dan)是,現(xian)場管(guan)道由(you)于未(wei)經🤟特(te)别加(jia)工很(hen)難确(que)定管(guan)道的(de)截面(mian)積。因(yin)此，無(wu)法控(kong)制外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波👨‍❤️‍👨流(liu)量計(ji)現場(chang)測量(liang)精度(du),通常(chang)外夾(jia)式超(chao)聲波(bo)流🈲量(liang)計的(de)測量(liang)相對(dui)示值(zhi)誤差(cha)能達(da)到1%~5%,正(zheng)确率(lü)較低(di),已失(shi)去對(dui)現場(chang)電磁(ci)流量(liang)計進(jin)行比(bi)對的(de)意義(yi)。
二、方(fang)案的(de)提出(chu)和分(fen)析
　　比(bi)較上(shang)述兩(liang)種方(fang)案，從(cong)理論(lun)上來(lai)講都(dou)是可(ke)行的(de)。但第(di)二種(zhong)方法(fa)🏃🏻更容(rong)易實(shi)現量(liang)值的(de)溯源(yuan)和檢(jian)定中(zhong)不确(que)定度(du)分⛱️量(liang)的控(kong)制。隻(zhi)要在(zai)量值(zhi)傳遞(di)過程(cheng)中将(jiang)流量(liang)測量(liang)📱可能(neng)引入(ru)的不(bu)确定(ding)度分(fen)量控(kong)🥵制在(zai)可允(yun)許的(de)範圍(wei)内🍓,就(jiu)可以(yi)實現(xian)對現(xian)場電(dian)磁流(liu)量計(ji)正确(que)的流(liu)量賦(fu)值。
1.外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)工作(zuo)原理(li)和測(ce)量不(bu)确定(ding)度分(fen)🤟量分(fen)析
　　時(shi)差法(fa)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)是以(yi)超聲(sheng)波在(zai)流體(ti)内順(shun)逆兩(liang)個傳(chuan)播方(fang)向,利(li)用傳(chuan)播時(shi)間差(cha)與流(liu)體流(liu)速之(zhi)間的(de)關🔆系(xi)求🚩得(de)流體(ti)流量(liang)的,工(gong)作原(yuan)理如(ru)圖1所(suo)示。
 
　　根(gen)據聲(sheng)波在(zai)順逆(ni)兩個(ge)方向(xiang)傳播(bo)的時(shi)間差(cha)可得(de)到🈲該(gai)傳播(bo)方向(xiang).上的(de)流體(ti)線平(ping)均流(liu)速(V):
 
　　式(shi)中::C一(yi)聲速(su);L一聲(sheng)波傳(chuan)播距(ju)離;0一(yi)聲道(dao)夾角(jiao);t1、t2--聲波(bo)順逆(ni)向傳(chuan)播時(shi)間。
根(gen)據比(bi)爾蓋(gai)兒法(fa)計算(suan)出面(mian)流速(su)V:
 
　　式中(zhong):K--補償(chang)系數(shu)(K=1.119+0.011lgRe;Re爲雷(lei)諾數(shu)),在--定(ding)雷諾(nuo)數範(fan)圍内(nei)可視(shi)爲常(chang)⁉️數,在(zai)使用(yong)中可(ke)以通(tong)過水(shui)流量(liang)标準(zhun)裝置(zhi)标定(ding)給出(chu)。
　　根據(ju)_上述(shu)公式(shi),可得(de)流量(liang)計算(suan)公式(shi)爲
 
式(shi)中:d-管(guan)道直(zhi)徑。
　　從(cong)式(4)中(zhong)可以(yi)看到(dao),h以和(he)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)所使(shi)用的(de)時基(ji)精度(du)相關(guan),作爲(wei)用于(yu)量值(zhi)傳遞(di)的标(biao)準表(biao),流量(liang)計🈚可(ke)選取(qu)較高(gao)精✍️度(du)等級(ji)的時(shi)基，因(yin)此,t1、t2測(ce)量引(yin)入的(de)不确(que)定度(du)可以(yi)忽❤️略(lue)不計(ji)。如果(guo)采取(qu)相應(ying)的措(cuo)施保(bao)證d和(he)L的測(ce)量不(bu)确定(ding)度👉足(zu)夠小(xiao)，直🈲至(zhi)可以(yi)忽略(lue)不計(ji),則流(liu)量測(ce)量的(de)💃不确(que)定度(du)僅和(he)K的标(biao)定精(jing)度相(xiang)關。
2.外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)特征(zheng)尺寸(cun)的确(que)定
　　爲(wei)保證(zheng)d和L的(de)測量(liang)精度(du)足夠(gou)高，應(ying)在被(bei)檢電(dian)磁流(liu)量計(ji)的管(guan)路上(shang)預裝(zhuang)标準(zhun)管段(duan)以安(an)裝外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)。由于(yu)标準(zhun)管🧑🏽‍🤝‍🧑🏻段(duan)是一(yi)個經(jing)過加(jia)工的(de)直管(guan)段,因(yin)此,不(bu)會增(zeng)加太(tai)大的(de)成本(ben)。
　　标準(zhun)管段(duan)内徑(jing)的加(jia)工可(ke)參照(zhao)GB/T2624--2006《用安(an)裝在(zai)圓形(xing)截面(mian)管道(dao)中的(de)差壓(ya)裝置(zhi)測量(liang)滿管(guan)流體(ti)流量(liang)》中對(dui)節流(liu)件上(shang)遊2D範(fan)☔圍内(nei)⭕管道(dao)内徑(jing)的加(jia)工要(yao)求。加(jia)工後(hou)的标(biao)準管(guan)段應(ying)分别(bie)在至(zhi)少3個(ge)截面(mian)的4個(ge)不同(tong)方向(xiang)進行(hang)d值測(ce)量,加(jia)工偏(pian)差應(ying)小于(yu)标準(zhun)規定(ding)。
　　聲波(bo)傳播(bo)距離(li)L的确(que)定主(zhu)要是(shi)避免(mian)每次(ci)測量(liang)管道(dao)圓度(du)不夠(gou)、外壁(bi)腐蝕(shi)以及(ji)換能(neng)器和(he)管道(dao)間裝(zhuang)夾間(jian)隙不(bu)💋同,對(dui)傳播(bo)距離(li)L的影(ying)響。可(ke)在标(biao)準管(guan)段外(wai)壁加(jia)☀️工固(gu)定的(de)安裝(zhuang)位置(zhi)并設(she)加裝(zhuang)螺孔(kong),在🌐加(jia)裝換(huan)能器(qi)時用(yong)扭力(li)扳手(shou)緊固(gu),确保(bao)每次(ci)裝夾(jia)間隙(xi)的一(yi)緻性(xing)。
　　在标(biao)準管(guan)段和(he)外夾(jia)式超(chao)聲波(bo)流量(liang)計-起(qi)在水(shui)流量(liang)🐪标準(zhun)裝置(zhi)📱.上檢(jian)定後(hou),将标(biao)準管(guan)段預(yu)裝在(zai)現場(chang)管道(dao),并在(zai)換能(neng)器安(an)裝位(wei)置加(jia)裝防(fang)護罩(zhao)。由于(yu)标準(zhun)管段(duan)結構(gou)、加工(gong)要求(qiu)和使(shi)用環(huan)境與(yu)文丘(qiu)裏管(guan)有極(ji)度的(de)相似(si)性,因(yin)⭕此,其(qi)使用(yong)✊周期(qi)可以(yi)采用(yong)和文(wen)丘裏(li)管相(xiang)等的(de)檢定(ding)周期(qi),即檢(jian)定周(zhou)期爲(wei)4年。每(mei)年利(li)用标(biao)準管(guan)🈲段和(he)外夾(jia)式超(chao)，聲流(liu)量計(ji)對在(zai)⛱️線電(dian)磁流(liu)量計(ji)進行(hang)核查(cha)，如核(he)查結(jie)果滿(man)意則(ze)順延(yan)電磁(ci)💃🏻流量(liang)計的(de)檢定(ding)周期(qi)，否則(ze)電磁(ci)流量(liang)🔆計和(he)标準(zhun)管段(duan)均應(ying)離線(xian)檢定(ding)。每--個(ge)外夾(jia)式超(chao)聲波(bo)流量(liang)計可(ke)以和(he)任意(yi)管徑(jing)的标(biao)準直(zhi)管段(duan)配合(he)并🈲擁(yong)有該(gai)套配(pei)置的(de)k值及(ji)相應(ying)的精(jing)🎯度,通(tong)過定(ding)期的(de)期間(jian)核查(cha)達到(dao)延長(zhang)電磁(ci)流量(liang)計檢(jian)定周(zhou)期的(de)目的(de)。
三、标(biao)準管(guan)段和(he)外夾(jia)式超(chao)聲波(bo)流量(liang)計的(de)管理(li)策略(lue)
　　需要(yao)對外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)及對(dui)應的(de)标準(zhun)管段(duan)進行(hang)㊙️檢定(ding),标定(ding)一定(ding)流量(liang)範圍(wei)内各(ge)流量(liang)點的(de)k值并(bing)确定(ding)對應(ying)🔞的不(bu)确定(ding)度,同(tong)🔴時對(dui)标準(zhun)管段(duan)的幾(ji)何尺(chi)寸進(jin)行檢(jian)定。進(jin)行現(xian)場核(he)查,以(yi)JJF1033--2008<計量(liang)标準(zhun)考核(he)規範(fan)》規定(ding)的傳(chuan)遞比(bi)較法(fa)作爲(wei)判定(ding)核查(cha)結果(guo)滿意(yi)與否(fou)的依(yi)據。
1.檢(jian)定要(yao)求
(1)标(biao)準管(guan)段的(de)幾何(he)尺寸(cun)的檢(jian)定
　　在(zai)标準(zhun)管段(duan)入口(kou)、出口(kou)和中(zhong)間3個(ge)截面(mian)進行(hang)内徑(jing)測量(liang),任🏃‍♀️何(he)♻️一🐪内(nei)徑與(yu)内徑(jing)平均(jun)值之(zhi)差應(ying)小于(yu)内徑(jing)平均(jun)值的(de)±0.4%，當所(suo)有💁被(bei)測🌂内(nei)徑和(he)内徑(jing)平均(jun)值之(zhi)差均(jun)符合(he)_上述(shu)要求(qiu)時,則(ze)認爲(wei)滿足(zu)要‼️求(qiu)。
(2)k值确(que)定和(he)補償(chang)系數(shu)的檢(jian)定
　　當(dang)标準(zhun)管段(duan)和測(ce)量介(jie)質确(que)定後(hou),每個(ge)流量(liang)點下(xia)檢定(ding)時,式(shi)(4)中的(de)L、d、θt1、t2即可(ke)視爲(wei)常數(shu),根據(ju)要測(ce)量流(liu)量點(dian)g,的大(da)小,計(ji)算出(chu)k值并(bing)設入(ru)與外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)配套(tao)的流(liu)量積(ji)算儀(yi)。
　　設定(ding)後的(de)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)應成(cheng)套在(zai)水流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置上(shang)進🐕行(hang)标💋定(ding)。按以(yi)下公(gong)式計(ji)算出(chu)補償(chang)系數(shu)K.,取各(ge)點平(ping)均值(zhi)輸入(ru)🧡與外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)配套(tao)的流(liu)量積(ji)算儀(yi):
 
式中(zhong):qo-水流(liu)量标(biao)準裝(zhuang)置給(gei)出的(de)實際(ji)流量(liang)。
　　根據(ju)相應(ying)的檢(jian)定規(gui)程對(dui)相應(ying)的流(liu)量點(dian)進行(hang)檢定(ding),并✌️給(gei)出⛹🏻‍♀️相(xiang)應的(de)精度(du)。這裏(li)僅對(dui)每個(ge)流量(liang)點的(de)重複(fu)性檢(jian)♋定給(gei)出特(te)殊規(gui)♈定。每(mei)✨個流(liu)量點(dian)應做(zuo)不少(shao)于6組(zu)試驗(yan),每組(zu)檢定(ding)🈲次數(shu)不少(shao)于6次(ci)。每組(zu)試驗(yan)前均(jun)應按(an)要求(qiu)将外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)重新(xin)安裝(zhuang)。試驗(yan)結束(shu)後按(an)式(6)計(ji)算重(zhong)複性(xing)E,:.
 
　　式中(zhong):m一測(ce)量組(zu)數;n一(yi)每組(zu)包含(han)的測(ce)量次(ci)數;K*ij一(yi)第j組(zu)中第(di)💁k次測(ce)🐪量結(jie)果;`K*j一(yi)第j組(zu)測量(liang)結果(guo)的平(ping)均值(zhi)。
計算(suan)結果(guo)應小(xiao)于精(jing)度的(de)1/2。
2.電磁(ci)流量(liang)計現(xian)場核(he)查
　　根(gen)據檢(jian)測結(jie)果設(she)定對(dui)應的(de)參數(shu),利用(yong)現場(chang)标準(zhun)管段(duan)對現(xian)場電(dian)🈲磁流(liu)量計(ji)進行(hang)核查(cha)試驗(yan)。試驗(yan)時應(ying)至少(shao)在使(shi)用的(de)流🏃‍♂️量(liang)範圍(wei)内取(qu)3個流(liu)量點(dian)，每--個(ge)流量(liang)點的(de)試驗(yan)結果(guo)按式(shi)(7)進行(hang)比對(dui)。
 
　　式中(zhong):q1一電(dian)磁流(liu)量計(ji)示值(zhi);q一外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)示值(zhi);U一外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)測量(liang)不确(que)定度(du);U1一電(dian)磁流(liu)量計(ji)☎️标稱(cheng)測量(liang)不确(que)定度(du)。
　　試驗(yan)結果(guo)如滿(man)足式(shi)(7)的要(yao)求,即(ji)認爲(wei)結果(guo)滿意(yi),電磁(ci)流❌量(liang)☔計♈可(ke)繼續(xu)使用(yong)。電磁(ci)流量(liang)計可(ke)在此(ci)保證(zheng)條件(jian)下使(shi)用4年(nian),到期(qi)後應(ying)和标(biao)🤟準管(guan)段一(yi)并送(song)檢。
四(si)、結束(shu)語
　　利(li)用外(wai)夾式(shi)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)對電(dian)磁流(liu)量計(ji)進行(hang)在線(xian)核🎯查(cha)😄來驗(yan)證在(zai)線電(dian)磁流(liu)量計(ji)的工(gong)作狀(zhuang)況,一(yi)-定程(cheng)度上(shang)可以(yi)延長(zhang)電磁(ci)流量(liang)計的(de)檢定(ding)周期(qi),在有(you)限試(shi)驗次(ci)🤩數上(shang)證明(ming)是可(ke)行的(de),但該(gai)方法(fa)也存(cun)在一(yi)定的(de)局限(xian)性,如(ru)外夾(jia)式🔅超(chao)聲波(bo)流量(liang)計發(fa)生換(huan)能器(qi)損壞(huai)，将會(hui)影響(xiang)多個(ge)标準(zhun)管段(duan)的使(shi)用風(feng)險,需(xu)要進(jin)一步(bu)研究(jiu)。

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