摘要： 大(da)口徑電磁(ci)流量計 使(shi)用中很難(nan)送往實驗(yan)室檢定,現(xian)在通常采(cai)取的是使(shi)👌用同級别(bie)超聲波流(liu)量計進行(hang)現場校準(zhun)。而受限于(yu)現場環❗境(jing)、安☔裝位置(zhi)等因素對(dui)兩種流量(liang)計測量結(jie)果的影響(xiang)，校準結果(guo)💋往往需要(yao)根據校準(zhun)實際情況(kuang)進行符合(he)性研究,使(shi)校準工作(zuo)變得有🈲意(yi)義。
0引言
　　随(sui)着政府及(ji)社會對于(yu)水資源重(zhong)視程度的(de)提高,供🐆水(shui)企業🏃‍♂️本👣身(shen)對于供水(shui)環節經濟(ji)核算的要(yao)求,使得大(da)口徑的🐉流(liu)量計需求(qiu)日益增加(jia)。與此同時(shi)，污水處理(li)量的增長(zhang)也使得許(xu)多污水處(chu)理廠❤️紛紛(fen)選擇使用(yong)大口徑流(liu)量計作🚶爲(wei)計量端口(kou)。污水電磁(ci)流量計 因(yin)其無壓力(li)損失且不(bu)受管道内(nei)流體密度(du)、黏度、溫度(du)等因素的(de)影響,成爲(wei)污水處理(li)企業的首(shou)選。
　　大口徑(jing)電磁流量(liang)計的在線(xian)使用數量(liang)十分龐大(da),精度等級(ji)-般爲0.5級或(huo)1.0級。對于 電(dian)磁流量計(ji) ,國家有《JJG1033--2007電(dian)磁流量計(ji)》檢定規程(cheng),規程規定(ding)需将被檢(jian)🏃🏻電磁流量(liang)計安裝在(zai)液體流量(liang)标準裝置(zhi)上進行檢(jian)定。這就要(yao)求使💘用企(qi)業先💁停止(zhi)處理污水(shui),然後将流(liu)🐪量計從管(guan)道上拆卸(xie)下來,送到(dao)法定計量(liang)機構進行(hang)檢定。這在(zai)實際狀況(kuang)下是極其(qi)困難的,時(shi)間和經濟(ji)📧上都不允(yun)許😘。因此,大(da)部分企業(ye)隻能選擇(ze)在線校準(zhun)模式對流(liu)量🌍計進行(hang)誤差驗證(zheng)。
　　由于現場(chang)管道的封(feng)閉性,使用(yong)嵌人式或(huo)插人式的(de)标準器進(jin)🈚行校準是(shi)不可行的(de),而外夾式(shi)的 液體超(chao)聲波流量(liang)計 精度往(wang)往劣于被(bei)校電磁流(liu)量計。綜合(he)以上因素(su),目前國内(nei)對大口徑(jing)電磁流量(liang)計現場校(xiao)準通常采(cai)用相同精(jing)度等級✂️的(de)外夾式超(chao)聲波流量(liang)計作爲标(biao)準器進行(hang)比較,即🔅讓(rang)超聲波流(liu)量計與被(bei)校準電磁(ci)流量計串(chuan)聯在現場(chang)管道中,同(tong)步🤩讀取兩(liang)者的示值(zhi)。
　　檢測人員(yuan)在出具校(xiao)準證書時(shi)給出兩種(zhong)流量計的(de)示💃值💋并評(ping)❤️定測量結(jie)果的不确(que)定度。現在(zai)出現了一(yi)個普遍性(xing)的問題:校(xiao)準的示值(zhi)誤差經常(chang)大大超過(guo)被校流量(liang)計的最大(da)允許誤差(cha),且不确定(ding)度分析不(bu)夠全面。原(yuan)因在于一(yi)方面标準(zhun)器的精度(du)等級與被(bei)🈚校流量計(ji)平🏃‍♂️級,示值(zhi)誤差期望(wang)本身就比(bi)較大;另一(yi)🏃‍♀️方面,流量(liang)計本🍓身之(zhi)外的因素(su)對測量結(jie)果也有比(bi)♌較大的影(ying)♉響,如環境(jing)條件、介質(zhi)、安裝位置(zhi)等。
　　很多用(yong)戶購買流(liu)量計後,把(ba)流量計的(de)精度誤認(ren)爲整個流(liu)量體系的(de)精度。校準(zhun)的數據偏(pian)離就讓許(xu)多用戶産(chan)生疑問甚(shen)至糾紛💃🏻,這(zhe)就導緻了(le)校準數據(ju)常常讓使(shi)用方無法(fa)判斷示值(zhi)誤差是否(fou)準确,也無(wu)法精确修(xiu)正誤差,更(geng)不能實現(xian)溯源性,校(xiao)準就失去(qu)了🏃意義。
　　國(guo)家目前沒(mei)有電磁流(liu)量計的校(xiao)準規範,所(suo)以檢測人(ren)‼️員在校⛹🏻‍♀️準(zhun)電磁流量(liang)計時往往(wang)參照電磁(ci)流量計檢(jian)定規程。問(wen)題在于,檢(jian)定電磁流(liu)量計時是(shi)在實驗‼️室(shi)環境下進(jin)行🏒,然而現(xian)🌂場校準時(shi)的管道、安(an)裝距離等(deng)條件并非(fei)如實驗室(shi)裏那樣☂️理(li)想,按照📐檢(jian)定規程🌂的(de)方法校準(zhun)電磁流量(liang)計,得到的(de)測量結果(guo)是否有效(xiao)?所以檢測(ce)人員往往(wang)隻能給出(chu)現場環境(jing)下的校準(zhun)結果,而無(wu)法對校準(zhun)的符合性(xing)進行判斷(duan)。
1.電磁流量(liang)計現場校(xiao)準符合性(xing)研究的必(bi).要性
　　根據(ju)《JJF1094-2002測量儀器(qi)特性評定(ding)》要求,對測(ce)量儀器特(te)性進行符(fu)合性評定(ding)時,若評定(ding)示.值誤差(cha)的不确定(ding)度U95與被校(xiao)測量儀器(qi)最大允許(xu)🔞誤差的絕(jue)對值MPEV滿足(zu)關系🏃🏻‍♂️U95≤1/3MPEV時,可(ke)不3'考慮示(shi)值誤差評(ping)定的測量(liang)不🈲确定度(du)的影響，是(shi)否合🧡格的(de)判定依據(ju)如表1所示(shi)。



　　MPEV參照說明(ming)書或出廠(chang)檢定,是已(yi)知的值,而(er)示值誤差(cha)一旦校準(zhun)完成也可(ke)以确定,因(yin)此U95的評估(gu)至關重要(yao)。目前而言(yan),校準結果(guo)的不确定(ding)度評估往(wang)往僅考慮(lü)實驗室環(huan)境下，隻對(dui)測量結果(guo)的重複🌈性(xing)、标準器示(shi)⭐值誤差帶(dai)來的不确(que)定度進行(hang)評定,忽略(lue)了現場環(huan)境下電磁(ci)流量計安(an)裝在較差(cha)狀态的管(guan)道或現場(chang)安裝條件(jian)達☎️不到要(yao)求時,其它(ta)☂️各種因素(su)帶來的不(bu)确定度影(ying)響。
　　對現場(chang)檢測結果(guo)如何進行(hang)評估?是一(yi)直困擾着(zhe)檢測技術(shu)🍓人員的難(nan)題。這裏提(ti)出研究其(qi)符合性,可(ke)以判斷測(ce)量結果是(shi)否在可控(kong)範圍内，校(xiao)準是否有(you)效。進行符(fu)合性評定(ding)的同時,能(neng)幫助用戶(hu)理解校準(zhun)結果消除(chu)疑慮,亦可(ke)有效分析(xi)出問題所(suo)在,使得使(shi)用方更容(rong)易對症下(xia)藥進行💔整(zheng)改。
2流量計(ji)原理
2.1電磁(ci)流量計
　　電(dian)磁流量計(ji)是應用法(fa)拉第電磁(ci)感應原理(li),根據:導電(dian)流體通⛷️過(guo)外加磁場(chang)時感生的(de)電動勢來(lai)測量導🈚電(dian)流體流量(liang)的一種儀(yi)器。體積流(liu)量q.與産生(sheng)的電動勢(shi)成正比,檢(jian)測電動勢(shi)信号即可(ke)求出🛀🏻對應(ying)流量值。
2.2超(chao)聲波流計(ji)
　　超聲波流(liu)量計 現場(chang)校準一般(ban)使用外夾(jia)式時差法(fa)超聲波流(liu)量計。在規(gui)定位置安(an)裝兩個超(chao)聲波換能(neng)器相互發(fa)射超聲波(bo)㊙️信号🈲,使聲(sheng)波在流體(ti)中傳播,順(shun)流方向聲(sheng)波傳播速(su)度會增大(da),逆流方向(xiang)則減🧑🏾‍🤝‍🧑🏼小。同(tong)一傳播距(ju)離就有不(bu)同的👄傳播(bo)時間,利用(yong)傳播速度(du)之差❄️與被(bei)測流🛀體流(liu)速之關系(xi)求取流速(su)🏃🏻，再根據流(liu)體截面積(ji)計算✊出體(ti)積流量。
3符(fu)合性評定(ding)來源和影(ying)響因素
　　雖(sui)然标準器(qi)與被檢儀(yi)表在同一(yi)個管道中(zhong)，介質的物(wu)理性質、環(huan)境條件和(he)安裝位置(zhi)基本相同(tong),但同樣的(de)因素對不(bu)同☀️種類的(de)流量計影(ying)響卻不一(yi)樣。這就👨‍❤️‍👨決(jue)定了兩個(ge)精📐度相近(jin)的流量計(ji)在相✍️同條(tiao)件下測量(liang)結果可能(neng)相差很大(da)，這些會導(dao)緻校準結(jie)果偏移的(de)因素就是(shi)符合性評(ping)定的來源(yuan)。
3.1必須符合(he)的因素
3.1.1是(shi)否滿管的(de)影響
　　電磁(ci)流量計和(he)超聲波流(liu)量計都屬(shu)于速度式(shi)流量計,測(ce)🔱量得🈲到的(de)是管道内(nei)的平均流(liu)速,再根據(ju)管道截面(mian)積計🐇算出(chu)流量值。然(ran)而當管道(dao)内流體不(bu)是滿管狀(zhuang)态🏃時,實際(ji)流體截面(mian)積小于滿(man)管時的流(liu)體截面積(ji),測量的結(jie)果就會偏(pian)離很大。所(suo)以測量前(qian)一定要确(que)認流體是(shi)否處于滿(man)管流動狀(zhuang)态,對于非(fei)滿管🌂的管(guan)道,無法♻️進(jin)❌行有效的(de)校準測量(liang)。
3.1.2安裝位置(zhi)的影響
　　在(zai)流量計安(an)裝位置的(de)下遊應有(you)一定的背(bei)壓,才能确(que)保流體充(chong)🐅滿管道。一(yi)般的安裝(zhuang)位置有四(si)種:高位水(shui)平安裝🚩、低(di)位水平安(an)裝、垂直向(xiang)下安裝和(he)垂直向上(shang)安裝。如圖(tu)1所示,其中(zhong)高位水平(ping)安裝和垂(chui)直向下安(an)裝極容易(yi)導緻流體(ti)非滿管的(de)情況,隻✔️允(yun)許垂直向(xiang)上安裝和(he)低位水平(ping)安❓裝。

3.2需要(yao)附加進行(hang)評定的因(yin)素
3.2.1前後直(zhi)管段的影(ying)響
　　流量計(ji)保證儀表(biao)安裝前後(hou)有一定長(zhang)度的直管(guan)段,以确保(bao)流體👌到達(da)被檢儀表(biao)時管道截(jie)面流速軸(zhou)對稱分布(bu)。對于電✌️磁(ci)流量計,當(dang)流體流速(su)分布不均(jun)勻時,每個(ge)流動質點(dian)相對于電(dian)極幾何位(wei)置的不同(tong),對㊙️電極所(suo)産生的感(gan)應✂️電動勢(shi)的大小也(ye)不同,測量(liang)結果就會(hui)有偏差。
　　超(chao)聲波流量(liang)計對直管(guan)段要求相(xiang)比于電磁(ci)流量計更(geng)加苛刻,當(dang)流體不穩(wen)定時,對聲(sheng)波傳播速(su)度和方💛向(xiang)影響很㊙️大(da)。在🌍前後直(zhi)管段相同(tong)的情況下(xia)，兩種流量(liang)計的測量(liang)誤✨差也不(bu)一樣。
3.2.2介質(zhi)的影響
　　當(dang)介質爲含(han)有雜質的(de)污水時,會(hui)有化學、生(sheng)物、物理✔️污(wu)染物🐕的影(ying)響。對于電(dian)磁流量計(ji),-些沉澱物(wu)會附着🔞在(zai)電磁流🏃🏻量(liang)計電極表(biao)面,常常引(yin)起零點變(bian)動,故必☁️須(xu)确認是否(fou)周期性清(qing)🏒理,未定期(qi)清理♉的電(dian)磁流量計(ji)會帶有附(fu)加誤差。
　　污(wu)水流動過(guo)程中比淨(jing)水更容易(yi)産生氣泡(pao)，污水中的(de)固體顆粒(li)、生物因子(zi)、氣泡會嚴(yan)重阻礙超(chao)聲波的🔱傳(chuan)播🔆和信号(hao)接收,對💛超(chao)聲波流量(liang)計的測量(liang)精度影響(xiang)是非🆚常嚴(yan)重的。
3.2.3漸擴(kuo)管和漸縮(suo)管的影響(xiang)
　　當管道設(she)計與電磁(ci)流量計口(kou)徑選型不(bu)符時,常常(chang)使用漸變(bian)管⭕進行變(bian)徑。根據試(shi)驗研究,角(jiao)度小于15°、直(zhi)管段距離(li)大于5D(D爲管(guan)道直徑)的(de)漸擴管和(he)漸縮管對(dui)流體狀态(tai)幾乎沒有(you)影響;而角(jiao)度大于🌈15或(huo)直管段距(ju)離小于5D時(shi)📱,應當考慮(lü)漸擴管和(he)漸縮管對(dui)測量結果(guo)的影響。
3.2.4管(guan)道狀态的(de)影響
　　管道(dao)的缺陷一(yi)般包括:管(guan)道外部起(qi)鏽或附着(zhe)污泥,導緻(zhi)♌外徑測量(liang)偏大;管道(dao)類型爲卷(juan)鋼,有焊接(jie)痕迹突起(qi),導緻外徑(jing)測量偏大(da);管道老化(hua)内部有鏽(xiu)層，導緻内(nei)徑🆚實際值(zhi)偏小，流量(liang)随之偏小(xiao)。
　　電磁流量(liang)計與超聲(sheng)波流量計(ji)流量計算(suan)原理同爲(wei)流體平㊙️均(jun)㊙️流速乘以(yi)流體截面(mian)積，因此内(nei)徑偏差導(dao)緻的流體(ti)截面積誤(wu)差會對兩(liang)種流量計(ji)造成影響(xiang)。超聲波流(liu)量計安裝(zhuang)時需要測(ce)量管道外(wai)徑,壁厚的(de)測量隻在(zai)打磨處進(jin)行,因爲内(nei)徑=外徑-壁(bi)厚,此時要(yao)考慮外徑(jing)測量偏大(da)的影響。
3.2.5超(chao)聲波流量(liang)計換能器(qi)安裝距離(li)的影響
　　參(can)考文獻中(zhong)的試驗結(jie)果,超聲波(bo)流量計換(huan)能器安裝(zhuang)距離的偏(pian)差也會導(dao)緻測量結(jie)果有誤差(cha)。當傳感器(qi)之間的安(an)裝距離的(de)相對誤差(cha)爲4.7%時,流量(liang)相對誤差(cha)爲10.7%;管✂️道内(nei)徑相對誤(wu)差爲-3.3%時,流(liu)量相對誤(wu)差爲-5.5%。因此(ci)安裝距離(li)對于超聲(sheng)波流量計(ji)的影響是(shi)非常大的(de)。須根據有(you)無換能器(qi)安裝标尺(chi),現場操作(zuo)等因素🈲評(ping)估誤差。
3.2.6其(qi)它因素影(ying)響
　　測量過(guo)程中還有(you)其它因素(su)會導緻測(ce)量結果的(de)失準🥰,如:電(dian)磁流量計(ji)周圍磁場(chang)影響、電磁(ci)流量計遠(yuan)傳線路過(guo)長對信🛀号(hao)影響、噪音(yin)對超聲波(bo)流量計的(de)聲波影響(xiang)、流量計離(li)泵過☂️近(小(xiao)于30D距離)帶(dai)來的流場(chang)不均勻的(de)影響等。這(zhe)些都是無(wu)法現場量(liang)化✏️的誤差(cha)來源,應盡(jin)量避免，消(xiao)除産生誤(wu)差的可能(neng)性。
4評估與(yu)計算
　　用戶(hu)關心的是(shi)現場環境(jing)下流量的(de)測量是否(fou)準确。由于(yu)👅缺乏專業(ye)性,用戶會(hui)認爲校準(zhun)結果中的(de)示值誤差(cha)💃🏻就應該代(dai)表流量測(ce)量時流量(liang)計的準确(que)性,經常對(dui)證書給出(chu)的不确定(ding)度置之不(bu)理。
　　除了前(qian)文提到的(de)測量結果(guo)的重複性(xing)、标準器示(shi)值📐誤差🏃‍♀️引(yin)起的不确(que)定度u1、u2,引入(ru)各種幹擾(rao)因子的不(bu)确定度分(fen)量應附加(jia)到校準結(jie)果中,根據(ju)需要附加(jia)進行評定(ding)的因素,有(you)u3、u4、u5、u6等。得👣到:

5結(jie)論
　　最後評(ping)估的U95根據(ju)現場環境(jing)與測量過(guo)程一般在(zai)1.0%~4.0%之間。當|0|≤MPEV+Uqs時(shi),校準🆚符合(he)性判斷不(bu)合格;當MPEV-U95≤|O|≤MPEV+U95時(shi),根據《JJF1094--2002測量(liang)儀器特性(xing)評定》定義(yi),校準符合(he)性結果屬(shu)于待定。即(ji)可以通過(guo)采用精度(du)更高的測(ce)量标準、改(gai)善環境條(tiao)件🐪、增加測(ce)量次數和(he)改變測量(liang)方🔞法等措(cuo)施,以降低(di)測💃量不确(que)定度評定(ding)。然而限💔制(zhi)于校準方(fang)法的困乏(fa)、标準器精(jing)度的局限(xian)、現場環境(jing)的客觀存(cun)在,不确定(ding)度的評定(ding)始終無法(fa)🈲達到U95≤1/3MPEV的🈲程(cheng)度,測量㊙️誤(wu)差也基本(ben)不可能滿(man)足|Δ|≤MPEV-U95,那麽對(dui)電♍磁流量(liang)計的校準(zhun)符合性研(yan)究結果隻(zhi)能停留在(zai)待定與不(bu)合🏒格之間(jian)。

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