關(guān)于大口徑電磁流量計(jì)的檢定方法研究與探討

一、本文導(dǎo)語
隨著政府及社會(huì)對(duì)于水資源的重視程度的提高，同時(shí)供水企業(yè)本身對(duì)于供水環(huán)節(jié)經(jīng)濟(jì)核算的要求，使對(duì)于大口徑的流量計(jì)需求日益增加，與此同時(shí)，也使得大口徑流量計(jì)校驗(yàn)和定期檢定問題的解決越來越突出。目前，供水行業(yè)應(yīng)用的流量計(jì)管徑為300mm-1500mm，甚至口徑更大。供暖系統(tǒng)中，已逐漸地采用了大口徑熱能表，但但我國的大口徑熱能表檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置生產(chǎn)和研制卻沒有跟得上。熱能表由流量傳感器、配對(duì)溫度傳感器和計(jì)算器3個(gè)部分組成，根據(jù)檢定的原理，熱能表檢定主要指對(duì)流量測(cè)量裝置即流量計(jì)的檢定。到底使用哪一種流量計(jì)設(shè)備呢，根據(jù)我們的多年經(jīng)驗(yàn)及使用效果反饋，推薦采用電磁流量計(jì)，這樣可以提高熱能表的檢定準(zhǔn)確性。電磁流量計(jì)的測(cè)量精度高（0.5%、0.3%）；測(cè)量管道內(nèi)無障礙物與可動(dòng)部件，流體流經(jīng)儀表無壓損；測(cè)量范圍較寬，滿度值時(shí)在0.5～15m/s內(nèi)選定，最大測(cè)量口徑達(dá)到3000mm，所以電磁流量計(jì)被公認(rèn)為理想的大管徑計(jì)量?jī)x表。
　　
二、流量計(jì)檢定方法及原理
　　流量就是單位時(shí)間內(nèi)流體通過一定截面積的量，這個(gè)量如用流體的體積表示就為體積流量；平均流量就是在測(cè)量時(shí)間內(nèi)流量的平均值。大口徑流量計(jì)的檢定裝置包括流體源、穩(wěn)壓裝置、管路系統(tǒng)、計(jì)時(shí)器、標(biāo)準(zhǔn)容器以及換向器等附屬設(shè)備。工作原理：將被檢流量計(jì)安裝到裝置上，啟動(dòng)液體循環(huán)系統(tǒng)，使液體流經(jīng)被檢流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，同步操作被檢流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度和重復(fù)性。
　　根據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)量具的不同，檢定方法分為容積法、質(zhì)量法和標(biāo)準(zhǔn)表法。容積法是通過標(biāo)準(zhǔn)容器測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)工作量器中的液體體積流出量。質(zhì)量法是通過天平稱量一段時(shí)間內(nèi)容器中的液體質(zhì)量，從而計(jì)算出流量。標(biāo)準(zhǔn)表法是以標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)器具，使流體在相同時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計(jì)的計(jì)量性能。
　　容積法分為靜態(tài)容積法和變水頭法（動(dòng)態(tài)容積法）。靜態(tài)容積法將水塔和標(biāo)準(zhǔn)容器分開，壓頭恒定，靜態(tài)讀數(shù)；變水頭法將水塔和標(biāo)準(zhǔn)容器分開，壓頭一直變小，動(dòng)態(tài)讀數(shù)。容積法的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，標(biāo)準(zhǔn)容器的容積隨流量計(jì)口徑增大而增大、隨檢定時(shí)間的增長(zhǎng)而增加。標(biāo)準(zhǔn)表法克服了以上缺點(diǎn)，在相同流量下，標(biāo)準(zhǔn)表法應(yīng)用容器的容積較容積法小，而且檢定的時(shí)間可以加長(zhǎng)。對(duì)于分辨率不高的被檢表來說，加長(zhǎng)檢定時(shí)間是一種有效減小檢定誤差的方法。一般的檢定裝置采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行檢定，對(duì)于檢定要求高的儀表采用標(biāo)準(zhǔn)表法加質(zhì)量法進(jìn)行檢定，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。
　　
三、流量計(jì)實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)檢定對(duì)比分析
　　計(jì)量器具在安裝使用前必須進(jìn)行首次強(qiáng)制檢定，這就需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢定。在使用過程中還需要對(duì)其進(jìn)行后續(xù)檢定，也就是在線檢定，以保證其測(cè)量的準(zhǔn)確性。
　　1.實(shí)驗(yàn)室檢定
　　實(shí)驗(yàn)室大口徑流量計(jì)檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置采用恒水頭式結(jié)構(gòu)。此裝置的水塔起溢流穩(wěn)壓作用，水頭高30m，容積為1000m3，符合大口徑儀表的檢定要求，最大流量為15000m3/h；水池容量為2000m3；標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)采用E-magDNl000mm的智能電磁流量計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)直管段DNl000mm總長(zhǎng)50m，被檢流量計(jì)的試驗(yàn)管段總長(zhǎng)為36m，滿足電磁流量計(jì)檢定時(shí)對(duì)直管段的要求；裝置精確度為0.15%；測(cè)控系統(tǒng)采用工控機(jī)控制，用數(shù)據(jù)采集卡采集流量、壓力等測(cè)量參數(shù)，編寫軟件對(duì)被檢表進(jìn)行檢定，并對(duì)誤差進(jìn)行修正。
　　根據(jù)JJGl64-2000（（液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和儀器的不確定度應(yīng)優(yōu)于被檢裝置的不確定度。因此標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)應(yīng)具有較高的精確度、可靠性良好、流量范圍寬等特點(diǎn)，比較各種流量計(jì)，選擇電磁流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表。因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)公稱通徑范圍大，從DN3到DN3000；流體最高流速可達(dá)15m/s；轉(zhuǎn)換器采用功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高的新穎勵(lì)磁方式，精度可達(dá)±0.3%或±0.5%，流量范圍度可達(dá)l500：l；轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型，采用16位微處理器，易于編程，設(shè)定參數(shù)方便，應(yīng)用可靠性強(qiáng)的表面安裝技術(shù)（SMT），可進(jìn)行自診斷；電磁流量計(jì)為雙向測(cè)量，有3個(gè)積算器，有脈沖、電流、數(shù)字通訊等多種輸出信號(hào)，滿足二次儀表測(cè)量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信。
　　選擇智能電磁流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，并用標(biāo)準(zhǔn)表法對(duì)該儀表在不同流量下測(cè)量多個(gè)流量點(diǎn)。電磁流量計(jì)隨著流量的增大線性減小，誤差減小。
　　2.現(xiàn)場(chǎng)檢定
　　流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)工作條件與實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)的工作條件相差很大，流量計(jì)準(zhǔn)確度偏離無法確定?，F(xiàn)場(chǎng)檢定同樣也應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行檢定，選擇便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，便攜式超聲波流量計(jì)是一種外夾便攜式的流量計(jì)量?jī)x表，具有精度高、重復(fù)性好、靈敏度高、安裝使用方便、能在露天惡劣環(huán)境下工作等特點(diǎn)，比較適用于大口徑流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和校準(zhǔn)。經(jīng)比較，選用美國寶麗森DCT-7088電磁流量計(jì)，它基本滿足上述要求，此流量計(jì)采用了先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)和聲波時(shí)差探測(cè)法，可以降低測(cè)量介質(zhì)中固體或氣泡對(duì)測(cè)量精度的影響。配有“TimeGATE”信號(hào)分析軟件，可利用微軟Windows風(fēng)格圖形界面形式來設(shè)置流量計(jì)并進(jìn)行全面的波形分析，來取代對(duì)流量計(jì)的直接設(shè)置和操作。其原理是：在現(xiàn)場(chǎng)大口徑流量計(jì)所在管道上安裝一個(gè)準(zhǔn)確度較高的便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，同時(shí)記錄被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表的流量，以標(biāo)準(zhǔn)表作為標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算被檢流量計(jì)的誤差，進(jìn)而調(diào)整被檢流量計(jì)系數(shù)，使被檢電磁流量計(jì)與便攜式超聲波流量計(jì)示數(shù)相一致，以達(dá)到檢測(cè)、校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)的目的。
　　使用便攜式超聲波流量計(jì)可實(shí)現(xiàn)不斷流測(cè)量，設(shè)備便于攜帶，安裝方便；流體中不插入任何元件，對(duì)流速無影響，無壓損，穩(wěn)定性好；外夾式探頭，可移動(dòng)安裝測(cè)量；能用于任何液體，特別是具有高粘度、強(qiáng)腐蝕、非導(dǎo)電性等性能液體的流量測(cè)量，也能測(cè)量氣體的流量；量程比較寬，可達(dá)5：l；輸出與流量之間呈線性等優(yōu)點(diǎn)。但是使用便攜式超聲波傳感器也存在一些缺點(diǎn)：當(dāng)被測(cè)液體中含有氣泡或有雜音時(shí)，將會(huì)影響測(cè)量精度，故要求變送器前后分別有10D和5D的直管段，而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況難以確定，人為因素影響大，現(xiàn)場(chǎng)流量不易控制，難以進(jìn)行全量程測(cè)試。此外，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。
　
　四、結(jié)論與認(rèn)識(shí)
　　1.由于大口徑流量計(jì)多數(shù)是電磁流量計(jì)或插入式超聲波流量計(jì)，儀表結(jié)構(gòu)大多為法蘭連接或者是插入管道，只有在停流時(shí)才允許拆卸，且拆裝和運(yùn)輸送檢十分麻煩；
　　2.流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)工作條件與實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)的工作條件相差很大，流量計(jì)準(zhǔn)確度偏離無法確定。
　　3.采用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行大口徑流量計(jì)在線測(cè)量，方便了供水企業(yè)的計(jì)量工作，也有效的降低了資金的消耗。在現(xiàn)場(chǎng)檢定的誤差分析及修正方面可進(jìn)一步開展研究工作