摘    要：

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng), 測(cè)量流體流量的儀表統(tǒng)稱為流量計(jì)或流量表。是工業(yè)測(cè)量中***重要的儀表之一。隨著工業(yè)的發(fā)展, 對(duì)流量測(cè)量的準(zhǔn)確度和范圍要求越來(lái)越高, 為了適應(yīng)多種用途, 各種類型的流量計(jì)相繼問(wèn)世, 廣泛應(yīng)用于石油天然氣、石油化工、水處理、食品飲料、制藥、能源、冶金、紙漿造紙和建筑材料等行業(yè)。但是, 液體流量計(jì)的在線校準(zhǔn)問(wèn)題一直是困擾供水企業(yè)的一個(gè)難題。針對(duì)上述問(wèn)題, 本文提出了三種液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)的方法, 即標(biāo)準(zhǔn)容器法、標(biāo)準(zhǔn)表法和電參數(shù)法。分析了這三種方法的優(yōu)缺點(diǎn)及各自的適用范圍。

1 概述

計(jì)量是工業(yè)生產(chǎn)的眼睛。流量計(jì)量是計(jì)量科學(xué)技術(shù)的組成部分之一, 與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究有密切的關(guān)系。做好這一工作, 對(duì)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展都具有重要的作用, 特別是在能源危機(jī)、工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化程度愈來(lái)愈高的當(dāng)今時(shí)代, 流量計(jì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位與作用更加明顯。液體流量計(jì)分為電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、浮子流量計(jì)、容積式流量計(jì)等。不同領(lǐng)域適用不同種類流量計(jì)。

現(xiàn)如今各種液體流量計(jì)都有其對(duì)應(yīng)的檢定規(guī)程, 但苦于沒(méi)有相應(yīng)的、地方技術(shù)規(guī)范, 所以無(wú)法開(kāi)展在線校準(zhǔn)服務(wù);而且較大口徑的液體流量計(jì)體積較大, 安裝位置空間一般很狹小, 安裝管道沒(méi)有退縮位, 拆卸工作需要企業(yè)投入大量的人力、物力和財(cái)力;第三, 由于生產(chǎn)、生活用水的連續(xù)性, 一般不允許中斷供水把液體流量計(jì)拆卸下來(lái)送實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)。各類液體流量計(jì)生產(chǎn)廠家不同, 工作環(huán)境、使用條件、使用頻度、人為因素等原因都可能造成計(jì)量器具的計(jì)量性能變化, 出現(xiàn)計(jì)量“失準(zhǔn)”的情況, 從而造成計(jì)量糾紛、影響產(chǎn)品質(zhì)量、能耗數(shù)據(jù)偏差、環(huán)境監(jiān)測(cè)不力等后果。因此, 有必要探討研究在線校準(zhǔn)技術(shù), 在不必拆卸的情況下實(shí)現(xiàn)液體流量計(jì)的溯源, 在一定程度上保證流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確性。目前較常用的液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法主要有一下三種:標(biāo)準(zhǔn)容積法、標(biāo)準(zhǔn)表法、電參數(shù)法。

2 標(biāo)準(zhǔn)容積法

2.1 標(biāo)準(zhǔn)容積法的測(cè)量方法

1) 調(diào)節(jié)流量到需要校準(zhǔn)的流量點(diǎn)后, 關(guān)閉流量計(jì)的截止閥;2) 從液體流量從下游預(yù)留口處或直接從下游出口處, 利用軟管或活接頭與標(biāo)準(zhǔn)金屬量器注液口可靠連接;3) 打開(kāi)截止閥, 使校準(zhǔn)液體充滿標(biāo)準(zhǔn)金屬量器, 關(guān)閉截止閥;4) 比較標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的示值與被校表的累計(jì)流量, 得到示值誤差。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)容積法測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)

1) 標(biāo)準(zhǔn)容積法使用二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器 (1~5000) L, 不確定度0.025%, 測(cè)量精度高, 重復(fù)性好, 計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠;2) 不必像標(biāo)準(zhǔn)表法一樣, 事先需要了解被測(cè)管道的材質(zhì), 壁厚、周長(zhǎng)、介質(zhì)的聲速等參數(shù), 減少了外部因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

2.3 標(biāo)準(zhǔn)容積法測(cè)量的缺點(diǎn)

1) 使用標(biāo)準(zhǔn)容積法對(duì)被校液體流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn)時(shí), 校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)必須具有預(yù)留口將被校流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)金屬量器進(jìn)行可靠連接, 在大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)不能滿足此條件;2) 受限于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的大小, 被校液體流量計(jì)的口徑不能過(guò)大, 否則不能滿足一定的測(cè)量時(shí)間, 無(wú)法對(duì)該流量計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)量, 通常使用該方法校準(zhǔn)口徑小于80mm的液體流量計(jì);3) 標(biāo)準(zhǔn)容積法在校準(zhǔn)前后需要手動(dòng)開(kāi)關(guān)截止閥, 對(duì)流場(chǎng)造成一定的影響, 進(jìn)而引起測(cè)量誤差;4) 標(biāo)準(zhǔn)容積法在校準(zhǔn)時(shí)需要斷流, 這對(duì)某些領(lǐng)域使用的液體流量計(jì)是不適用的。

3 標(biāo)準(zhǔn)表法

3.1 標(biāo)準(zhǔn)表法的測(cè)量方法

1) 外夾式超聲波串聯(lián)安裝在液體流量計(jì)上游側(cè)或下游側(cè);2) 用量具分別在外夾式超聲波流量計(jì)換能器附近的同一截面上等角分布測(cè)量n次外直徑或測(cè)量n次外周長(zhǎng)計(jì)算出外直徑;3) 在外夾式超聲波換能器安裝位置上均布3個(gè)點(diǎn), 使用測(cè)厚儀測(cè)量管道壁厚, 并取其平均值;4) 對(duì)無(wú)法測(cè)量的參數(shù), 如管道材質(zhì), 襯里材料, 襯里厚度等, 根據(jù)技術(shù)資料現(xiàn)場(chǎng)查明確認(rèn);5) 將以上管道參數(shù)輸入外夾式超聲波內(nèi), 得出換能器安裝距離L。在標(biāo)準(zhǔn)管段上劃線定位, 以便準(zhǔn)確的安裝。;6) 清理已定安裝位置附近的管壁, 將管壁上的油漆、鐵銹、污垢等清除干凈, 露出管道材質(zhì), 打磨光滑;7) 在外夾式超聲波換能器表面均勻涂以耦合劑, 將換能器上標(biāo)志對(duì)準(zhǔn)安裝位置, 使其發(fā)射面和接收面與管壁緊密接觸;8) 用緊固件將換能器固定在官道上, 按要求將信號(hào)調(diào)試到***佳狀態(tài);9) 同時(shí)讀取并記錄被測(cè)液體流量計(jì)和外夾式超聲波流量計(jì)的示值。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)表法的優(yōu)點(diǎn)

1) 操作方便, 適用性強(qiáng), 可對(duì)各種口徑及各種類型的液體流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn);2) 標(biāo)準(zhǔn)器攜帶方便, 可實(shí)現(xiàn)不斷流測(cè)量;3) 測(cè)量精度高, 標(biāo)準(zhǔn)表法使用的便攜式超聲波流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5級(jí)。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)表法的缺點(diǎn)

1) 使用標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)前需要了解被測(cè)管道的材質(zhì), 管道壁厚、管道周長(zhǎng)、介質(zhì)的聲速等參數(shù), 這些參數(shù)將直接影響換能器的安裝位置, 因此該方法受現(xiàn)場(chǎng)條件和安裝精度的影響較大;2) 無(wú)法判斷管道內(nèi)液體是否處于滿管狀態(tài), 管道內(nèi)是否有氣泡存在。上述兩種情況對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大。

4 電參數(shù)法

4.1 電參數(shù)法的測(cè)量方法

1) 使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量勵(lì)磁線圈電阻;2) 使用兆歐表和絕緣電阻測(cè)試儀測(cè)量勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣電阻;3) 使用接地電阻測(cè)試儀測(cè)量傳感器接地電阻;4) 使用指針式萬(wàn)用表測(cè)量電極對(duì)地電阻偏差率;5) 使用兆歐表測(cè)量電源端子與外殼之間的絕緣電阻;6) 使用模擬信號(hào)校準(zhǔn)器測(cè)量轉(zhuǎn)換器的示值誤差;7) 使用模擬信號(hào)校準(zhǔn)器校準(zhǔn)零點(diǎn)。

4.2 電參數(shù)法的優(yōu)點(diǎn)

不必像標(biāo)準(zhǔn)表法一樣, 事先需要了解被測(cè)管道的材質(zhì), 壁厚、周長(zhǎng)、介質(zhì)的聲速等參數(shù), 減少 (下轉(zhuǎn)P95) (上接P96) 了外部因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。

4.3 電參數(shù)法的缺點(diǎn)

1) 難以確定電參數(shù)測(cè)量與流量測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系, 因此只能作為定性測(cè)量, 不能作為定量測(cè)量;2) 各個(gè)廠家生產(chǎn)出流量計(jì)的電參數(shù)不盡相同, 難以形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上面的介紹可知, 三種液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法都是切實(shí)可行的, 在實(shí)際使用中各有其適用條件, 在今后的校準(zhǔn)工作中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)使得在線校準(zhǔn)方法愈加完善。