摘 要:爲更好(hǎo)地将電磁流(liu)量計在線檢(jiǎn)定方法運用(yòng)于實際現場(chǎng)操作之中，根(gēn)據《計量法》和(hé)《 管道式電磁(ci)流量計 在線(xiàn)校準要求》(以(yi)下簡稱《要求(qiu)》)，對不同工況(kuàng)下的十幾台(tái)大口徑電磁(cí)流量計進行(hang)現場檢測和(hé)校驗，所得數(shù)♈據與出廠💔标(biāo)定✨的原始數(shu)據能夠很好(hǎo)地吻合。在對(duì)在線檢測過(guo)程中相關細(xi)節進行總結(jié)後，證實了電(diàn)磁流量計的(de)在線檢定是(shì)切實可行和(hé)有效的，能夠(gòu)廣泛地運用(yong)于大口徑流(liú)量計的現場(chang)檢定。
0 引言
　　流(liú)量是給排水(shui)和水處理等(deng)相關行業常(cháng)用的過程控(kong)制和計量的(de)重要參數和(he)生産指标，它(tā)直接關系到(dao)水處理的進(jin)程與💔質量。電(diàn)磁流量計 由(you)于其結構簡(jiǎn)單，傳感器内(nei)沒有可動部(bu)件，沒有節流(liú)裝🈲置，不存在(zai)機械轉動和(hé)磨損，不會産(chan)生壓力損👅失(shī)，并因其精度(du)高、線性好、運(yùn)行穩定等優(you)點，在給排水(shuǐ)、污水處理、引(yin)水工程等項(xiang)目中得到廣(guǎng)泛的應用，用(yong)以進行内部(bù)計量、過程控(kong)制和對外貿(mào)易結算。電磁(cí)流量計作爲(wèi)一種普遍的(de)計量器具🌏，按(àn)照《計量法🈲》的(de)規定，必須在(zài)一定的周期(qi)内對該器具(ju)進行✏️檢定或(huo)校準。同🔞時，使(shi)用✂️方爲保證(zhèng)流量計使用(yong)的可靠性，也(yě)對 電磁流量(liang)計生産廠家(jia) 提出了這個(ge)要求。
　　然而，應(yīng)用于水務行(háng)業中的電磁(cí)流量計口徑(jing)較大，安裝環(huan)境差等因素(sù)導緻流量計(ji)很難甚至不(bú)允許♻️拆卸之(zhī)後送到标定(ding)裝置中進行(hang)複核。另外，由(you)于此類流量(liang)計的現場工(gōng)作條件與實(shí)驗室🏃校驗設(shè)置條件存在(zai)偏異，因此，電(diàn)磁流量計，尤(yóu)其是 大口徑(jìng)電磁流量 在(zài)使用一個階(jiē)段之後，測量(liàng)也許會存在(zai)一定的不确(que)💯定性偏差☀️。在(zai)線大口徑流(liú)量計不停水(shui)的校準和檢(jian)定問題亟待(dài)解決。
1 電磁流(liú)量計的在線(xian)檢定方法
　　目(mù)前，普遍應用(yong)的電磁流量(liang)計在線檢定(ding)手段主要有(you)👅标準表法和(he)電參數法。電(diàn)參數法是根(gēn)據管道式電(diàn)磁流量計的(de)測量原理🧑🏾‍🤝‍🧑🏼，對(dui)影響在線工(gong)作的管道式(shì)電磁流量計(ji)的相關參數(shù)進行檢定( 如(ru)勵磁線圈對(duì)地絕緣📱電阻(zu)、電極對地( 接(jiē)液) 電阻、勵磁(cí)線圈電阻和(he)流量計電纜(lan)線電阻) ，測⚽量(liang)控制相關參(can)數在一定🈚允(yun)許的變化❄️範(fàn)圍内與出廠(chang)檢定的原始(shi)數據進行比(bǐ)較溯源，使其(qí)保持在出廠(chǎng)時的标準準(zhǔn)确度以内，以(yǐ)滿足使用要(yao)求。标✌️準表法(fǎ)是以标準表(biǎo)爲标準器具(jù)，使流體在相(xiang)同時間間隔(ge)内，同時連續(xù)通過标準表(biǎo)和被校表，比(bi)較兩者的輸(shū)出流量值的(de)偏差，從而确(què)定被校流量(liàng)計與标準表(biǎo)所示的流量(liàng)值的關系👄。
　　對(duì)于以上兩種(zhong)方法孰優孰(shu)劣，不能斷然(ran)判明，但根據(jù)以上兩種方(fāng)法的在線檢(jian)定過程均能(néng)反映測量性(xìng)能。
2 電參數法(fa)
　　衆所周知，電(dian)磁流量計是(shì)根據法拉第(dì)電磁感應定(ding)律👨‍❤️‍👨來測量導(dao)♉電液體體積(jī)流量的儀表(biǎo)。法拉第電磁(ci)感應公式如(rú)式(1) 所示🤟:
E=K×B×V×D　　(1)
式中(zhōng): B 爲流量計勵(li)磁線圈感應(yīng)磁場的強度(dù);V爲被測👨‍❤️‍👨電液(ye)導體的流速(sù);D爲管徑;K爲儀(yi)表系數。宏觀(guān)上把導電液(ye)體看🛀🏻成導㊙️體(tǐ)。
　　由式(1) 可知管(guǎn)徑D與系數K都(dōu)爲固定參數(shù)。在一定流速(sù)下，隻要保證(zhèng)🈚參數 B 的穩定(ding)，那麽感應電(diàn)動 E也随之穩(wen)定，即在進🏒行(háng)電參數法在(zai)線檢定時，若(ruo)參數B保持在(zai)出廠校準時(shi)的⛷️允許範⭐圍(wei)内時，就可證(zheng)明該流量計(ji)目前所測流(liú)量的精度仍(reng)與出🙇‍♀️廠時保(bǎo)持一緻［3］。
　　影響(xiang)電磁感應強(qiang)度 B 的因素，就(jiù)流量計本身(shēn)而言，應檢驗(yàn)勵磁線圈電(dian)阻(扣除溫度(dù)變化引起的(de)差值)、勵磁線(xiàn)圈的絕緣以(yi)及📧勵磁電流(liú)的幅值。另外(wài)，我們需檢查(cha)電💚極信号🌈電(diàn)路絕緣性能(néng)是否良好，證(zheng)明原本微弱(ruò)的流量信号(hào)有沒有額外(wai)大的損失; 測(ce)量電極的接(jiē)液電阻，評估(gu)電極表面是(shì)否被過度氧(yǎng)化、腐蝕、結垢(gòu)或損傷而影(yǐng)響正常測量(liang); 檢查接地電(dian)阻等情🔞況并(bìng)排除雜亂信(xìn)号的幹擾。同(tong)時，使用精度(du)佳的模拟信(xìn)号器檢測轉(zhuǎn)換器的工作(zuò)狀況。
2．1 電參數(shu)法的檢定過(guò)程
　　在檢定過(guo)程中，首先，觀(guan)察轉換器内(nèi)的各項參數(shu)設置是否👌有(you)😘被改動過，要(yao)求轉換器的(de)各項參數設(shè)置與電🐇磁流(liú)🏒量計出廠💁銘(ming)牌上的一緻(zhì); 然後觀察兩(liǎng)根電纜( 勵磁(ci)電纜、信号電(dian)纜) 是否有損(sǔn)傷，是否保持(chí)原樣。《管道式(shi)電磁流量計(ji)在線校🌈準要(yao)求》指出需保(bǎo)證被測液體(ti)電導率符合(hé)流速在 0．3 ～10 m/s 的流(liú)動狀态下，被(bei)測管道中應(ying)保持滿管，無(wu)氣泡聚集。
在(zai)對該自來水(shui)廠進行檢定(dìng)觀察時，全部(bu)的流量計都(dōu)在穩定有序(xù)地運行，無數(shù)據波動等狀(zhuàng)況出現。因此(ci)，可以判定以(yǐ)🎯上條件均符(fu)合，并在此基(ji)礎上對流♋量(liang)計的一系列(liè)參數作了檢(jian)測。
　　由于在第(di)二次來到自(zì)來水廠時，該(gāi)流量計處于(yú)運行♈狀态，因(yin)此，爲不妨礙(ai)水廠的正常(cháng)工作，對每個(gè)數據點隻進(jìn)行了🧑🏾‍🤝‍🧑🏼兩次數(shù)據🏃‍♂️測量。
2．1．1 轉換(huàn)器的校準
① 瞬(shùn)時流量的示(shì)值誤差及重(zhong)複性檢定
　　先(xiān)關閉轉換器(qi)的供電電源(yuan)，并将轉換器(qi)連接傳感器(qì)的電纜⭐拆卸(xiè)下來，使用自(zì)主開發的模(mo)拟信号發生(sheng)器(精度爲±0．1% ) ，爲(wèi)轉換器提供(gong)模拟信号，代(dài)替實際使用(yòng)過程🤟中電磁(cí)流量計傳感(gǎn)器提供的㊙️流(liu)量信号。然後(hòu)通電預👌熱片(piàn)刻之🚶‍♀️後，分别(bié)選定高、中、低(dī) 3 個流速點，且(qiě)采用上行程(chéng)和下行程的(de)方式對每個(gè)點都測試🐪 3 遍(bian)，對轉換器♋的(de)示值做出記(ji)錄，并将所記(jì)錄的值按照(zhao)要求所記錄(lu)的⛱️公式進💜行(hang)處理，最🔅後根(gen)據計算得💘到(dào)示值誤差和(he)重複性［2 － 5］。
② 轉換(huàn)器零點檢查(chá)與校準
　　将電(diàn)磁流量計模(mo)拟信号發生(sheng)器的開關撥(bo)到“0”位置，用模(mó)拟🈲信✊号發生(sheng)器的零位進(jin)行調零，直到(dao)轉換器瞬時(shi)流量顯示🥰爲(wei)“0．000 m3/ h”。
③ 電磁流量計(ji)零點漂移的(de)檢查
　　斷開轉(zhuǎn)換器與傳感(gǎn)器之間勵磁(cí)線圈的連接(jiē)電纜( 勵磁線(xiàn)圈連接電纜(lan)編号爲“7、8”電纜(lǎn)線) ，保持信号(hào)線“1、2、3”的聯通，經(jing)過十幾分鍾(zhong)左右的預熱(rè)(當然，在這預(yu)熱過程中可(ke)對其他表進(jìn)行✏️其他項目(mù)的檢查) ，恢複(fu)轉換器的各(ge)項參數設置(zhi)🚶，每5 min記錄一次(ci)轉換器讀數(shu)情況，持續 3 次(cì)并記💜錄轉換(huàn)器每次的顯(xian)示值。取絕對(dui)值最⭕大的值(zhí)與電磁🏃流量(liàng)計量程相比(bǐ)較，得到零點(diǎn)漂移值。
④ 轉換(huan)器輸出頻率(lǜ)及輸出電流(liú)校準
　　以電磁(cí)流量計模拟(nǐ)信号發生器(qi)爲校準信号(hao)源，采集3個流(liu)速測量點的(de)頻率計電流(liú)輸出信号，按(àn)照公式計算(suan)兩者的示值(zhi)誤差。相關公(gong)式請參閱文(wen)獻［1］。
應該注意(yi)的是，轉換器(qi)輸出頻率、電(dian)流的最大允(yǔn)許示值誤差(chà)應不超過出(chū)廠準确度的(de)要求。
2．1．2 傳感器(qi)的校準
① 勵磁(cí)線圈電阻的(de)測量
　　以數字(zì)萬用表爲測(cè)量工具，兩個(ge)表筆分别搭(da)在勵磁🏒線圈(quan)的兩個端子(zi)上，測量勵磁(ci)線圈的電阻(zǔ)值，将測量✌️結(jie)果與以往的(de)記錄值進行(hang)比對。
② 勵磁線(xian)圈對地絕緣(yuan)電阻的測量(liang)
　　以 500V兆歐表爲(wei)測量工具，将(jiang)兆歐表的兩(liǎng)端分别夾在(zai)勵💔磁線圈一(yi)端和接地線(xian)上，操作兆歐(ōu)表待顯示穩(wen)定後讀數，要(yào)求絕緣🏃電阻(zu)大于100 MΩ。
③ 傳感器(qì)接地電阻的(de)測量
　　用數字(zi)式萬用表測(ce)量信号屏蔽(bi)線和接地線(xiàn)之間的電阻(zǔ)，要求對地電(diàn)阻小于10Ω。
④ 電極(jí)對地(接液) 電(dian)阻值的測量(liang)
　　 以指針式萬(wan)用表爲測量(liàng)工具(測量時(shí)會出現短暫(zan)🐇的充放♈電現(xian)象) ，讀取指針(zhen)偏轉最大值(zhí)時的值作爲(wei)記錄值。電極(jí)的接地電阻(zu)值不能有較(jiao)大的偏差率(lü)，否則視爲不(bu)可控。
　　應注意(yi)的是，測量應(yīng)該以第一次(cì)測量的最大(dà)值爲準，若要(yao)再次測量，應(ying)消除電極上(shang)可能出現的(de)極化現象，避(bì)免造成對測(ce)量精度的影(yǐng)響; 同時，要求(qiu)測量偏差率(lü)≤20%［4］。
　　電磁流量計(jì)出廠時以及(jí)經過一年的(de)使用之後，再(zài)次對同一台(tai)電磁流量計(ji)進行在線檢(jian)定，數據記錄(lu)及處理結♻️果(guo)如表 1、表 2 所示(shì)。其中，原始在(zai)線檢定數據(ju)的環境溫度(du)爲 29 ℃、相對濕度(dù)爲70% RH，最大示值(zhi)誤差爲0．25% ; 運行(hang)一年後檢👈定(ding)數據的環境(jìng)溫度爲 30 ℃、相對(duì)濕度爲70% RH。經第(dì)三方檢測的(de)原始數據如(ru)♍表3 所示。


　　電磁流(liu)量計電參數(shù)在線檢定法(fǎ)主要用來對(duì)直接影響電(dian)磁👅流量計測(ce)量準确度的(de)勵磁線圈的(de)相關參數進(jìn)行測量。
　　通過(guò)兩次數據的(de)對比，可以很(hen)直觀地了解(jie)到這一台電(diàn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻磁🔞流量計的(de)各項電參數(shu)在經過一年(nián)的現場使用(yong)之後🌏仍然能(néng)夠與原始數(shu)據很好地溯(su)源。
2． 2 标準表法(fǎ)的檢定過程(chéng)
　　标準表法是(shì)在管道上再(zai)安裝一個标(biāo)準表，同步記(jì)📐錄兩台❌流量(liang)計的輸出流(liu)量。在标準表(biǎo)的選擇方面(miàn)，目前國内外(wài)大部分企業(ye)㊙️機構都是選(xuǎn)用便攜式超(chao)聲波流量計(jì)作爲标準表(biǎo)進行在線檢(jiǎn)定。
　　以DN1200mm流量計(ji)爲例，對運用(yong)便攜式超聲(sheng)波流量計進(jìn)行現場鑒💰定(dìng)的過程做一(yī)簡單的陳述(shù)。
　　該熱力公司(si)于每年 10 月初(chu)開始對供暖(nuǎn)設施進行加(jia)壓試運行，檢(jian)查設備是否(fou)正常可靠。目(mù)前，大口徑的(de)流量計在🈚該(gāi)企業的熱力(lì)供給線上運(yun)行，在 2010 年 10 月份(fen)😍試運行過程(chéng)中，發現其📞中(zhong)一台DN 1 200 mm 的大口(kǒu)徑流量計出(chū)現數據波動(dòng)，提議需對該(gai)表運🍉行的精(jīng)度進行檢測(ce)。使用兩台精(jīng)度爲± 0． 5% 、重複性(xing)爲± 0．15% 的便攜式(shi)超聲波流量(liang)🍉計對該流量(liang)計進行現場(chǎng)檢查。DN 1 200 mm 的大口(kǒu)徑流量計第(dì)三方檢定數(shù)據如表 4 所示(shi)。由表 4 可以🌈看(kàn)出，最大示值(zhi)誤差爲 0． 18% ，最大(dà)重複性🐇爲 0． 06% 。

　　操(cāo)作人員到達(dá)現場後，首先(xian)對電磁流量(liang)計的數據進(jìn)行采集記錄(lu)，發現流量計(ji)的顯示數據(ju)确實存在波(bō)動。随後，根據(jù)現場情況及(jí)超聲波流量(liang)計的安裝要(yao)求，對管道外(wài)壁的污垢進(jìn)行擦除，以保(bǎo)證 超聲波流(liu)量計 的可靠(kao)應用，并根據(jù)現場工作人(ren)員對管道内(nei)壁的襯裏描(miáo)述，采⛷️用“V”形安(ān)裝方法對參(cān)數進行一一(yi)設置⭕［8 － 10］。
　　值得說(shuō)明的是，由于(yú)超聲波流量(liang)計對使用環(huán)境和安裝的(de)要求較高，且(qiě)在較寬的流(liú)速範圍之下(xia)，較難保證超(chāo)聲波流量計(ji)🔅在全流速範(fàn)圍内一直保(bǎo)持一個較高(gāo)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的精度。爲此(ci)，分别選用高(gāo)、低流速的兩(liang)台超聲波流(liú)量計，分别對(duì)管道内流體(ti)的高低流速(sù)進行⭕測量，這(zhe)在一定程度(du)上可以實現(xian)測量結果的(de)準确率。
　　經分(fen)段檢定，超聲(sheng)波流量計數(shu)據記錄如表(biao) 5 所示。對比發(fā)👉現，超聲波流(liú)量計數據顯(xiǎn)示及波動情(qing)況與電磁流(liu)🙇🏻量計🔞所反映(yìng)的情況一緻(zhi)。
　　在線檢定後(hòu)，發現流量計(jì)顯示的波動(dòng)幅度越來越(yue)小。對此，我們(men)判斷是因爲(wèi)管道在年内(nèi)首次通水及(jí)水溫差異等(deng)原因，使得管(guan)道内存在大(dà)量氣泡，造成(cheng)數據波動。經(jīng)建議，熱電在(zai)電磁流量計(jì)的前直管段(duan)上安裝了🈲排(pái)氣閥，電磁流(liú)量計随即正(zhèng)常工作。

3 檢定(dìng)注意事項
在(zai)檢定超聲波(bō)流量計時，應(ying)注意以下事(shi)項。
① 安裝位置(zhi)超聲波流量(liang)計安裝位置(zhì)的選擇需要(yào)操🔞作員仔細(xi)🐉了解工況情(qing)況，包括被檢(jiǎn)管線的材質(zhì)、管外徑、管壁(bi)厚度、管内襯(chen)裏的材質及(jí)厚度，管内介(jiè)質等相關量(liang)的具🚶‍♀️體信息(xi)并核實，确保(bao)測量的精度(dù)。
标準表的安(an)裝需遠離上(shang)下遊的擾動(dòng)源，避免有害(hài)的漩渦等💜情(qíng)🐅況，但是在現(xian)場實際情況(kuàng)中達不到安(ān)裝要求的情(qíng)況是很❤️普遍(biàn)的。這就需要(yào)現場操作人(rén)員有相當高(gāo)的實際操🔞作(zuo)經驗，選擇正(zheng)确的地點和(he)方式進行安(an)裝，避免較大(dà)誤差的出現(xian)。
②“V”形安裝法
在(zai)直管段等情(qing)況允許的情(qíng)況下，應該首(shou)選“V”形法安裝(zhuāng)🆚。因爲使用“V”形(xing)安裝法，超聲(shēng)波流量計的(de)兩個換能器(qì)在管道🏃‍♂️的同(tóng)一側，容易實(shí)現兩個換能(néng)器安裝在管(guǎn)道的中心線(xiàn)上; 而且同一(yi)側的管壁，外(wài)部條件幾乎(hu)一緻，對因參(can)數設置引起(qǐ)的誤差可以(yi)将量減小到(dào)最低。“V”形安裝(zhuāng)法示意圖如(ru)圖 1( a) 所示。而使(shǐ)用“Z”形安裝🚶法(fa)雖然聲程縮(suō)短近一半，但(dan)兩側相對的(de)安裝方法使(shǐ)得換能💞器不(bú)易在同一個(gè)管徑平面上(shàng)，導緻超聲波(bo)接收到的信(xìn)号質量下降(jiàng)，這會無法避(bì)免地帶來相(xiang)當大的測量(liàng)誤差。“Z”形安裝(zhuāng)法示意圖如(ru)圖 1( b) 所示。
③ 同時(shí)，用于标準表(biǎo)法比對的 便(bian)攜式超聲波(bo)流量計 對重(zhòng)複性要求是(shi)第一位的。

4 結(jié)束語
　　流量計(jì)在線檢定方(fang)法是切實可(kě)行的，雖然在(zai)線檢定方法(fa)與實驗室水(shui)流量标定裝(zhuang)置上校準存(cun)在一定程度(du)上的差異，但(dàn)是也在一定(ding)程度上緩解(jiě)及解決了一(yi)些大口徑流(liú)量💞計不能拆(chai)卸進行标定(ding)的難題。爲了(le)進一步優化(huà)管道式電磁(cí)流量計在線(xiàn)檢定🧡方法，這(zhè)樣，電磁流量(liàng)計的在線檢(jian)定方法會愈(yu)加的完善。

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