摘(zhai)要:流量儀(yi)表在有些(xie)使用場所(suo)不能離線(xian)校準定👅期(qi)檢⛷️定,如大(da)型輸水管(guan)不允許停(ting)役,爲探知(zhi)現場使用(yong)條件下流(liu)量測量系(xi)統🐅的精度(du),必須在現(xian)場實施在(zai)線校準、比(bi)對或驗證(zheng)👄等三個不(bu)同層次的(de)運作。簡要(yao)回顧了📞當(dang)前實行🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的(de)這些在線(xian)校準和在(zai)線比對🌐,着(zhe)重闡述了(le)電磁流量(liang)計和超聲(sheng)流量計所(suo)采用的☁️評(ping)估驗證流(liu)量儀表運(yun)行狀況的(de)方法。
0引言(yan)
　　電磁流量(liang)計 和 超聲(sheng)流量計 的(de)流量量值(zhi)通常在制(zhi)造廠流量(liang)實驗室的(de)流量标準(zhun)裝置上實(shi)流校準,傳(chuan)遞量值。然(ran)而在現場(chang)流動和使(shi)用條件偏(pian)離校準👅時(shi)的參比工(gong)作條件下(xia),爲探知現(xian)場條件也(ye)就是對測(ce)量系統❤️(包(bao)括流量儀(yi)表、前後連(lian)接管、介質(zhi)流動狀态(tai)等)的測量(liang)準确率,或(huo)者貿易✔️交(jiao)接計量要(yao)求短間隔(ge)周期檢定(ding),以及不容(rong)許停役🐇管(guan)線離線校(xiao)準的場所(suo),需要在線(xian)校準。
　　流量(liang)儀表的在(zai)線校準是(shi)在現場測(ce)量條件下(xia)将流經待(dai)校準儀💃🏻表(biao)的流體臨(lin)時接入固(gu)定式(或移(yi)動式)流量(liang)🤩标準裝置(zhi)或标準計(ji)量器具進(jin)行比較。除(chu)在線校準(zhun)最高層次(ci)外,還有在(zai)線比對和(he)在線驗證(zheng)兩個層次(ci)。
　　流量儀表(biao)在線比對(dui)的工作方(fang)法和“校準(zhun)”相似,隻是(shi)在某些方(fang)面達不到(dao)“校準”規定(ding),要求相對(dui)低些,如隻(zhi)與精😄度等(deng)級相近的(de)參比測量(liang)計相比。流(liu)量儀表在(zai)線驗證是(shi)采用間接(jie)檢查(驗)的(de)❓方法,評估(gu)或驗證儀(yi)🤞表的流量(liang)🌈測量值等(deng)性能仍保(bao)👄持或超過(guo)原校準性(xing)能的範圍(wei),爲是否仍(reng)可繼續使(shi)用或需進(jin)一步檢查(cha)🛀🏻提供依據(ju)。
1在線校準(zhun)和在線比(bi)對
　　流量儀(yi)表的在線(xian)标準,其校(xiao)準條件(即(ji)流體物性(xing)、操作條件(jian)、安裝和環(huan)境條件)通(tong)常是在與(yu)現場實際(ji)使用條件(jian)充分一緻(zhi)的情況🌈下(xia)進行的。常(chang)用方法如(ru)圖1所示。

1.1流量标(biao)準裝置法(fa)
　　本方法首(shou)先在能源(yuan)工業探索(suo)實踐,當前(qian)已在原油(you)☀️和天燃氣(qi)的貿易交(jiao)接計量中(zhong)普遍應用(yong),例如原油(you)交接計量(liang)基本上實(shi)現在現場(chang)用基地式(shi)或移動式(shi)👨‍❤️‍👨标準體積(ji)管校準;天(tian)然氣交接(jie)計量采用(yong)臨界流文(wen)丘裏噴嘴(zui)(音速噴嘴(zui))在線校準(zhun)💚,實例請參(can)㊙️閱文獻[1]。
　　流(liu)量儀表在(zai)線比對所(suo)采用的方(fang)法,大體上(shang)和流量标(biao)準裝置法(fa)在線校準(zhun)相似,有容(rong)器衡器比(bi)對法、參比(bi)流量計比(bi)對法和外(wai)夾裝換能(neng)器超聲流(liu)量計比對(dui)法等,文獻(xian)[1]也有扼要(yao)說明。
1.2示蹤(zong)法
　　示蹤法(fa)在線校準(zhun)流量儀表(biao)技術在國(guo)際上已相(xiang)當成熟,早(zao)在🤩上✏️世紀(ji)70年代就頒(ban)發了國際(ji)标準ISO2975—(1～7)《封閉(bi)管道中⭐水(shui)流量測量(liang)———示蹤法》和(he)ISO4053—(1、4)《封閉管道(dao)中氣體流(liu)量測量———示(shi)蹤法》,其工(gong)作原‼️理有(you)兩類:一是(shi)恒速注入(ru)法(也稱稀(xi)釋法);二是(shi)瞬時注入(ru)示👄蹤劑的(de)傳輸時間(jian)法🆚。傳輸時(shi)間示蹤法(fa)也可使用(yong)在明渠流(liu)♈、非滿管流(liu)或疑有沉(chen)澱物滿管(guan)流的流量(liang)校準。傳輸(shu)法測量滿(man)管流液體(ti),在💃🏻良好條(tiao)件下有望(wang)得到0.5%的測(ce)量精度,測(ce)量氣體爲(wei)0.7%。
1.3速度面積(ji)法
　　也是在(zai)線校準的(de)經典方法(fa),亦有國際(ji)标準可咨(zi)遵循🈲,有ISO3354《封(feng)閉管✉️道中(zhong)清潔水流(liu)量測量———在(zai)滿道中和(he)規則流動(dong)條件下采(cai)用流速計(ji)的速度面(mian)積法》和ISO3966《封(feng)閉管道中(zhong)㊙️流體流量(liang)測量———采用(yong)皮托靜壓(ya)㊙️管的速度(du)-面積法》。
上(shang)世紀60年代(dai)日本就曾(ceng)在水電站(zhan)現場用流(liu)速儀13個🐕測(ce)量🔞點,校準(zhun)DN1000大管徑電(dian)磁流量計(ji)。日本當時(shi)還沒有✏️具(ju)備符合要(yao)求的大型(xing)水🐉流量标(biao)準裝置。
　　泵(beng)站曾按ISO标(biao)準規定位(wei)置布置26台(tai)流速計,測(ce)量大型水(shui)泵3.5m×1.5m矩形出(chu)水流道平(ping)均流速,以(yi)校準用差(cha)壓法測量(liang)泵進水道(dao)差🐅壓的💁流(liu)出系數,測(ce)量流速在(zai)1.2～1.3m/s之間。期間(jian)還用食鹽(yan)濃度法校(xiao)準流速計(ji)面積😍法,在(zai)實驗過🈲程(cheng)中再用食(shi)鹽濃度法(fa)複核流速(su)計面積法(fa)的數據[3]。量(liang)值傳遞流(liu)🐇程如圖2所(suo)示。

2在線驗(yan)證
　　當在線(xian)校準和比(bi)對兩種方(fang)法都不能(neng)實施時,隻(zhi)能退👉而采(cai)用在🔅線驗(yan)證,其方法(fa)大體上有(you):物料平衡(heng)法、熱量平(ping)衡法、設備(bei)能力估算(suan)法和其他(ta)參量評估(gu)法等。
2.1物料(liao)平衡法
　　利(li)用測量系(xi)統中流入(ru)系統各流(liu)量計所測(ce)流量值的(de)總👌和與流(liu)出系統各(ge)流量計測(ce)量值的總(zong)和相等🌈,或(huo)其差值在(zai)合理範圍(wei)内。例如應(ying)用于工程(cheng)交工驗收(shou)時驗證相(xiang)關流量計(ji)測量結果(guo),水廠🤩出水(shui)總管流量(liang)和各輸送(song)分管總和(he)之間的驗(yan)證。
2.2熱量平(ping)衡法
　　将與(yu)被測流量(liang)相關聯的(de)數據代入(ru)熱量平衡(heng)方程式,計(ji)算出❗流🈲量(liang)理論值,以(yi)驗證流量(liang)測量值。例(li)如鍋爐除(chu)氧器蒸汽(qi)‼️消耗量以(yi)進水流量(liang)和水升高(gao)溫度,以熱(re)量平衡計(ji)算驗之[6]。
2.3設(she)備能力估(gu)算法
　　根據(ju)相關設備(bei)能力估算(suan)流量的一(yi)種方法。例(li)如供水企(qi)業測量🔞輸(shu)水泵揚程(cheng),按泵的揚(yang)程-流量(h-q)特(te)征估算輸(shu)水量。
2.4其他(ta)參量評估(gu)法
　　檢驗流(liu)量計流量(liang)信号以外(wai)其他流量(liang)測量要素(su)的🌈參量,是(shi)🈚否仍保持(chi)在原校準(zhun)流量時的(de)允許範圍(wei)内,評估驗(yan)證所測流(liu)量🙇‍♀️的正确(que)率。如下文(wen)兩節所述(shu)檢驗電磁(ci)⁉️流量計的(de)磁場強度(du)和測量超(chao)聲流量計(ji)的聲速。
3電(dian)磁流量計(ji)在線驗證(zheng)
　　電磁流量(liang)計是根據(ju)法拉第電(dian)磁感應定(ding)律測量導(dao)🌐電流體🔱流(liu)量🔆的儀表(biao),感應電動(dong)勢E即流量(liang)信号正比(bi)于磁感應(ying)🔞強度B和被(bei)測平均流(liu)速V,
即E=KBDV(1)
式中(zhong):K爲系數;D爲(wei)測量管内(nei)徑,均爲常(chang)值。
　　若能證(zheng)明測量要(yao)素B仍保持(chi)在原校準(zhun)流量時的(de)允💃🏻差範圍(wei)内,且證明(ming)沒有影響(xiang)流量信号(hao)的其他不(bu)利🤩因素(如(ru)信💞号回路(lu)絕❓緣電阻(zu)下降),就可(ke)确認所測(ce)流量值仍(reng)保持原有(you)性能的值(zhi)。爲證明B維(wei)持原值,應(ying)檢驗勵磁(ci)線圈電阻(zu)/絕緣以及(ji)勵磁電流(liu),評估B;檢查(cha)電極信号(hao)電路⛹🏻‍♀️絕緣(yuan)良好,證明(ming)流量信号(hao)沒有被分(fen)流;測量電(dian)極接🏃‍♂️液電(dian)阻,評估電(dian)極表面狀(zhuang)況是否妨(fang)礙正常測(ce)量;檢查測(ce)🍓量各部🈲件(jian)絕緣電阻(zu)以判斷零(ling)部件劣化(hua)程度;再以(yi)模拟信号(hao)器及其他(ta)通用儀器(qi)檢查轉換(huan)器完好性(xing)。這些檢查(cha)項目如表(biao)1所示,文獻(xian)[7]有詳細的(de)論述。

4超聲(sheng)流量計的(de)在線驗證(zheng)
　　超聲流量(liang)計是利用(yong)向流動的(de)流體發射(she)超聲波,傳(chuan)播時承載(zai)上流體流(liu)速的信息(xi),予以接收(shou)并檢測流(liu)體流速的(de)💯儀表。應用(yong)于石♉油和(he)天然氣業(ye)儲運交接(jie)的超聲流(liu)量計是以(yi)超聲波在(zai)流體内順(shun)逆兩個方(fang)👌向傳播,利(li)用傳播速(su)度差與流(liu)體流速之(zhi)間的關系(xi),求取流體(ti)流量。如何(he)在線判定(ding)運行中超(chao)聲流量計(ji)的測量正(zheng)确率,在天(tian)然氣應用(yong)中人們利(li)用實🔞測聲(sheng)速這一參(can)量與從測(ce)量氣體或(huo)成分計算(suan)所得聲速(su)(即🏃‍♀️從超聲(sheng)流量計外(wai)㊙️獲得的參(can)比量)進📧行(hang)👌比較,驗證(zheng)超聲流量(liang)計;在海上(shang)FPSO(floatingproductionstorageandoffloading)平台上利(li)用兩台串(chuan)接超聲流(liu)💁量計,分析(xi)所測流量(liang)和聲速的(de)統計數據(ju),判析儀表(biao)💋的運行狀(zhuang)況。
4.1計算聲(sheng)速和實測(ce)聲速比較(jiao)、驗證[8]
　　自1998年(nian)美國燃氣(qi)協會提出(chu)AGA第9号報告(gao)《多聲道超(chao)聲流量計(ji)測💃🏻量燃氣(qi)》以來,多聲(sheng)道超聲流(liu)量計應用(yong)于天然氣(qi)交接計量(liang)日益增加(jia)。交接計量(liang)要求經常(chang)檢查測量(liang)正确率。
　　Daniel多(duo)聲道超聲(sheng)流量計的(de)用戶超聲(sheng)接口CUI(customerultrasonicinterface)軟件(jian)對儀表🧡作(zuo)内部診斷(duan),保證運行(hang)良好。然而(er)這些檢查(cha)診斷還㊙️沒(mei)有與外界(jie)任何一❓個(ge)參比量比(bi)較;還不能(neng)判斷是否(fou)測量準确(que),還需要一(yi)❤️個外界參(can)比量。超聲(sheng)在流體🚩中(zhong)傳播時🍉間(jian)是儀表🤟求(qiu)取流速的(de)原始測量(liang),傳播時💛間(jian)和儀表輸(shu)出以及所(suo)測聲速也(ye)不準确,因(yin)此周期性(xing)地用外界(jie)㊙️獨立的參(can)比聲速與(yu)超聲流量(liang)聲速比🔞較(jiao),以檢驗🏃🏻超(chao)聲流量計(ji)性能。
　　這一(yi)參比聲速(su)是以氣相(xiang)色譜儀所(suo)測天然氣(qi)成分和實(shi)時壓🏒力🔅/溫(wen)度按AGA第10号(hao)報告《天然(ran)氣和其他(ta)相關氣相(xiang)烴的聲速(su)》經流量計(ji)算機計算(suan)獲得,與超(chao)聲測量計(ji)所♉測聲速(su)連續地比(bi)較。
　　圖3所示(shi)是由流量(liang)計算機分(fen)别計算每(mei)隔10min實測聲(sheng)速和計算(suan)聲速平均(jun)值的記錄(lu)例。若兩者(zhe)偏差超過(guo)設定值将(jiang)發出信号(hao),以引起注(zhu)視。

4.2分(fen)析統計數(shu)據
　　巴西IPT技(ji)術研究所(suo)發表文章(zhang),報道分析(xi)串接在FPSO平(ping)台🔱上📞兩台(tai)相❤️同型号(hao)DN600五聲道超(chao)聲流量計(ji)發送石油(you)的流量和(he)聲速統計(ji)數據,以驗(yan)證交接計(ji)量的運行(hang)狀況[9]。
　　兩台(tai)儀表中一(yi)台日常貿(mao)易交接計(ji)量儀表由(you)另一台🙇🏻參(can)比表(mastermeter)核查(cha)和校驗。圖(tu)4所示是貿(mao)易計量儀(yi)表流量在(zai)4000～5500m3/h時的校驗(yan)記錄💞,變化(hua)🙇🏻在原校準(zhun)儀表系數(shu)的±0.180%範💛圍内(nei),最大變化(hua)爲0.090%,标準偏(pian)差爲0.045%。

用(yong)兩台相同(tong)型号超聲(sheng)流量計核(he)查校驗,結(jie)果顯示儀(yi)表🈲系數🛀在(zai)1.000附近變化(hua)很小,可解(jie)釋爲兩種(zhong)可能性:
①計(ji)量儀表和(he)參比表兩(liang)者均沒有(you)漂移,這是(shi)大多數的(de)可💃🏻能事🏒件(jian);
②計量儀表(biao)和參比表(biao)以相同方(fang)式和相同(tong)方向漂移(yi),這🔴在測量(liang)系統短時(shi)工作儀表(biao)系數變化(hua)0.090%的條件下(xia),是小概率(lü)事件,或視(shi)爲不可能(neng)事件。
　　再從(cong)計量儀表(biao)與參比表(biao)五個聲道(dao)的各聲道(dao)間,求取聲(sheng)速🌈比值考(kao)察儀表的(de)穩定性,表(biao)2摘錄流量(liang)在5500m3/h時的聲(sheng)速比,五個(ge)聲道兩儀(yi)表聲速比(bi)變化最大(da)爲0.006%。
　　從上述(shu)統計數據(ju)分析說明(ming),在2025年11月27日(ri)到2025年11月27日(ri)期間兩台(tai)🈲儀😍表‼️運行(hang)是十分穩(wen)定的,重複(fu)性和再現(xian)性🈚也沒有(you)明顯變化(hua)。

4.3國家檢定(ding)規程中的(de)規定
　　我國(guo)正在制訂(ding)《超聲流量(liang)計檢定規(gui)程》的“附錄(lu)D超聲🔴流量(liang)計的使用(yong)中檢測”也(ye)規定用聲(sheng)速複核和(he)驗證在線(xian)💃🏻使用中的(de)儀表,規定(ding)每次實驗(yan)流量點每(mei)條聲道的(de)計算值與(yu)前一次計(ji)算一緻,偏(pian)差⛹🏻‍♀️不得大(da)于3%。
5結束語(yu)
　　流量儀表(biao)可以行之(zhi)有效地實(shi)行在線校(xiao)準比對,電(dian)磁流⁉️量計(ji)和超聲流(liu)量計的實(shi)踐說明,流(liu)量儀表還(hai)可以🙇🏻通過(guo)檢查流量(liang)信号以外(wai)的相關參(can)量,評估或(huo)驗證在檢(jian)定周期間(jian)的運行狀(zhuang)況,或據此(ci)延長儀表(biao)的檢定周(zhou)🐕期。國外已(yi)有若幹企(qi)業專業爲(wei)客戶在線(xian)校準或驗(yan)證流量儀(yi)表;國📧内也(ye)有若幹單(dan)位正在開(kai)展這類業(ye)務,我們相(xiang)信此業務(wu)今後将會(hui)得到更好(hao)的發展。

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