摘(zhāi)要： 大口徑電(diàn)磁流量計 使(shǐ)用中很難送(song)往實驗室檢(jiǎn)定,現在通常(cháng)采取的是使(shi)用同級别超(chao)聲波流量計(jì)進行現場校(xiao)準。而受限于(yu)現場環境、安(ān)裝位置等因(yin)素對兩種流(liu)量計測量🤞結(jié)果的影響，校(xiao)準結果往往(wang)需要根據🔱校(xiào)準實際情況(kuàng)進行符合性(xìng)研究,使校準(zhun)工🙇‍♀️作變得有(yǒu)意義。
0引言
　　随(sui)着政府及社(shè)會對于水資(zi)源重視程度(dù)的提高,供水(shuǐ)企業本📐身對(duì)于供水環節(jiē)經濟核算的(de)要求,使得大(da)口徑的流量(liang)計需⚽求日益(yi)增加。與此同(tóng)時，污水處理(li)量的🌈增長也(ye)使得許多污(wū)水處理廠紛(fēn)紛選擇使用(yong)大口徑流量(liàng)計作爲計量(liang)端口。污水電(dian)磁流量計 因(yin)其無壓力損(sun)失且不受管(guan)道内流體密(mì)度、黏度、溫度(du)等因素的影(yǐng)響,成爲污水(shuǐ)處理企業的(de)首選。
　　大口徑(jìng)電磁流量計(ji)的在線使用(yong)數量十分龐(pang)大,精度等級(jí)-般爲0.5級或1.0級(ji)。對于 電磁流(liu)量計 ,國家有(yǒu)《JJG1033--2007電磁流量計(jì)》檢定規程,規(guī)程規定需将(jiang)被檢電磁流(liú)量計安裝在(zai)液體流量标(biāo)準裝置上進(jìn)行檢定。這就(jiù)要求使📱用企(qi)業先停止處(chù)理污水,然後(hou)将流♊量計從(cong)管道上拆卸(xiè)下來,送到法(fǎ)定計量機構(gou)進行檢定。這(zhè)在實際狀況(kuang)下是極其困(kun)難的,時間和(hé)經濟🔅上都不(bú)允許🐇。因此,大(dà)部分企業隻(zhī)能選擇在線(xian)校準🐕模式對(duì)流量計進行(hang)誤差驗證。
　　由(you)于現場管道(dao)的封閉性,使(shǐ)用嵌人式或(huò)插人式的标(biāo)準器進行校(xiao)準是不可行(háng)的,而外夾式(shi)的 液體超聲(shēng)波流量計 精(jing)度往往劣于(yú)被校電磁流(liu)量計。綜合以(yǐ)上因素,目前(qian)國🔞内對🐅大口(kǒu)徑電磁流量(liang)計現場校準(zhǔn)通常采用相(xiang)同🤟精度等級(ji)⚽的外❄️夾式超(chāo)聲波流量計(ji)作爲标準器(qi)進行比較,即(ji)讓超聲🏃🏻波流(liu)量💯計與被校(xiao)準電磁流量(liang)計串聯在現(xian)場管道中,同(tóng)步讀取兩者(zhě)的示值。
　　檢測(cè)人員在出具(jù)校準證書時(shí)給出兩種流(liú)量計的示值(zhi)并評定測量(liàng)結果的不确(que)定度。現在出(chū)現了一個普(pu)遍性的問題(ti):校準的示值(zhí)誤差經常大(da)大超過被校(xiao)流量計的最(zui)大允許誤差(chà),且不确定度(du)分析不🌏夠全(quán)面。原因在于(yu)一方面标準(zhun)器的精度等(deng)級與被💃🏻校流(liu)量計平級,示(shì)值誤差期望(wang)本身就🥰比較(jiào)大;另一方面(mian),流量計🌍本🌍身(shen)之外的因素(sù)對測量結果(guǒ)也有比較大(dà)的影響,如環(huan)境條件、介質(zhi)、安裝位置等(deng)。
　　很多用戶購(gòu)買流量計後(hou),把流量計的(de)精度誤認爲(wèi)整個流量💃🏻體(tǐ)系的精度。校(xiào)準的數據偏(pian)離就讓許多(duō)用戶産生疑(yi)問甚至💋糾紛(fēn)📧,這就導緻了(le)校準數據常(chang)常讓使用方(fāng)無法判斷示(shi)值誤差是否(fou)準确,也無法(fǎ)🈲精确修正誤(wù)差,更不能實(shí)現溯源性,校(xiao)準就失去了(le)意義。
　　國家目(mù)前沒有電磁(cí)流量計的校(xiao)準規範,所以(yǐ)檢測人員在(zai)校♉準電磁流(liu)量計時往往(wǎng)參照電磁流(liu)量計🍓檢定👄規(guī)程🛀。問題在于(yú),檢定電磁流(liu)量計時是在(zai)實驗室環境(jing)下進行,然而(ér)現場校準時(shi)的管⚽道、安裝(zhuāng)距離等條件(jian)并非如實驗(yan)室裏那樣理(li)想,按照檢定(dìng)規程🧡的方法(fǎ)校準電磁流(liu)量計,得到的(de)測量結果是(shì)否有效?所以(yǐ)檢測人員往(wang)往隻能給出(chu)現場環境下(xià)的校準結果(guo),而無法對校(xiao)準的符合性(xing)進行判斷。
1.電(dian)磁流量計現(xiàn)場校準符合(he)性研究的必(bì).要性
　　根據《JJF1094-2002測(cè)量儀器特性(xing)評定》要求,對(dui)測量儀器特(tè)性進行符合(hé)性評定時,若(ruo)評定示.值誤(wu)差的不确定(ding)度U95與被校測(ce)量儀器㊙️最大(dà)允許🏃‍♀️誤差的(de)絕對值MPEV滿足(zú)關系U95≤1/3MPEV時,可不(bu)3'考慮示值誤(wù)差🌈評定的測(cè)量不确定度(dù)的影響，是否(fǒu)合格的判定(ding)♉依據如表🔴1所(suǒ)示。



　　MPEV參照說明(ming)書或出廠檢(jian)定,是已知的(de)值,而示值誤(wù)差一旦校準(zhǔn)完成也可以(yi)确定,因此U95的(de)評估至關重(zhong)要。目前而言(yán)🔞,校準結果的(de)不⭕确定度評(píng)估往往僅考(kao)慮🛀實驗室環(huán)境下，隻對測(cè)量結果的重(zhòng)複性、标準器(qì)示值誤差帶(dai)來的不确定(dìng)度進行評定(dìng),忽略了現場(chǎng)環境下電磁(cí)流量計安裝(zhuāng)在較差狀态(tài)的管道或現(xian)場安裝條件(jiàn)達不到要求(qiu)時,其它各種(zhǒng)因素帶來的(de)不确定度影(ying)響。
　　對現場檢(jian)測結果如何(he)進行評估?是(shi)一直困擾着(zhe)檢測技術人(ren)員的難題。這(zhè)裏提出研究(jiū)其符合性,可(ke)以判斷測量(liang)結果是否在(zài)可控範圍内(nèi)，校準是否有(you)效。進行符合(he)性評定的同(tong)時,能幫助用(yòng)戶❄️理解校準(zhun)結果消除疑(yi)慮,亦可有效(xiào)分析出問題(ti)所在,使得使(shi)用方更容易(yì)對症下藥進(jin)行整改。
2流量(liang)計原理
2.1電磁(cí)流量計
　　電磁(cí)流量計是應(yīng)用法拉第電(diàn)磁感應原理(li),根據:導電流(liú)體通過外加(jia)磁場時感生(sheng)的電動勢來(lai)測量導電流(liu)體流量的一(yi)種儀器。體積(jī)流量q.與産生(shēng)的電動勢成(chéng)正比,檢測電(diàn)動勢信号即(jí)可求出對應(yīng)流量值。
2.2超聲(shēng)波流計
　　超聲(sheng)波流量計 現(xian)場校準一般(ban)使用外夾式(shì)時差法超聲(sheng)波流量計。在(zai)規定💘位置⛱️安(ān)裝兩個超聲(sheng)波換能器相(xiàng)互發射超聲(shēng)波信号,使聲(shēng)✍️波在💰流體中(zhōng)傳播,順流方(fang)向聲波傳播(bō)速度🈲會增大(da)💞,逆流方❄️向則(zé)減小。同一傳(chuan)播距離就有(yǒu)不同的傳播(bō)時間,利用傳(chuán)播速度之差(cha)與被測流😍體(tǐ)流速之關系(xì)求取流速，再(zài)根據流體截(jie)面積計算出(chū)體積流量。
3符(fu)合性評定來(lai)源和影響因(yin)素
　　雖然标準(zhǔn)器與被檢儀(yi)表在同一個(ge)管道中，介質(zhi)的🥰物理性質(zhì)、環境條件和(hé)安裝位置基(jī)本相同,但同(tong)樣的因素對(dui)不同🍓種類的(de)流量計影響(xiang)卻不一樣。這(zhè)就決定了兩(liǎng)個精度相近(jin)👌的流量計在(zai)相同條件下(xià)測量結果可(ke)能相差很大(dà)，這些會🐉導緻(zhì)校準結果偏(pian)移的因素就(jiù)是符合性評(píng)定的來源。
3.1必(bì)須符合的因(yin)素
3.1.1是否滿管(guan)的影響
　　電磁(cí)流量計和超(chāo)聲波流量計(jì)都屬于速度(du)式流量計,測(ce)量得🔴到的是(shì)管道内的平(píng)均流速,再根(gen)據管道截面(miàn)積計算出流(liú)量值。然而當(dāng)管道内流體(ti)不是滿管狀(zhuàng)态時,實際流(liu)體截面積小(xiao)于滿管時的(de)流體截面積(jī),測量🤩的結果(guo)就會偏離很(hěn)大。所以測量(liàng)前一定✉️要确(què)認流體是否(fou)處于滿管流(liú)動狀态,對于(yú)非滿管的管(guan)道,無法進行(hang)有效的校準(zhun)測量。
3.1.2安裝位(wei)置的影響
　　在(zài)流量計安裝(zhuāng)位置的下遊(yóu)應有一定的(de)背壓,才能确(què)👨‍❤️‍👨保流🚶體充滿(man)管道。一般的(de)安裝位置有(yǒu)四種:高位水(shui)平☔安裝、低位(wei)水平安裝、垂(chuí)直向下安裝(zhuāng)和垂直向上(shang)安裝。如圖1所(suǒ)示,其中✉️高位(wèi)水❌平安裝📱和(hé)垂直向下安(ān)裝極容易導(dao)緻流體非滿(man)管的情況,隻(zhi)允許垂直向(xiàng)上安裝和低(di)位水平安✨裝(zhuāng)。

3.2需要附加進(jin)行評定的因(yin)素
3.2.1前後直管(guan)段的影響
　　流(liu)量計保證儀(yí)表安裝前後(hou)有一定長度(du)的直管段♉,以(yǐ)🏃确保流體到(dào)達被檢儀表(biao)時管道截面(mian)流速軸對稱(cheng)分布。對于電(dian)磁流量計,當(dang)流體流速分(fèn)布不均勻時(shí),每個流動質(zhi)點相對于電(dian)極幾何位置(zhi)的不同,對電(dian)極所産生的(de)感應電動勢(shi)的大小也不(bu)同,測量結❌果(guo)就會有偏差(chà)。
　　超聲波流量(liàng)計對直管段(duàn)要求相比于(yu)電磁流量計(ji)⭐更加苛刻,當(dāng)流體不穩定(ding)時,對聲波傳(chuán)播速度和方(fāng)⁉️向影響很大(dà)。在前後直管(guan)段相同的情(qing)況下，兩種流(liu)量計的測量(liang)誤差也不一(yi)樣。
3.2.2介質的影(ying)響
　　當介質爲(wèi)含有雜質的(de)污水時,會有(you)化學、生物、物(wù)理污染物的(de)影🧡響。對于電(dian)磁流量計,-些(xie)沉澱物會附(fù)着在電磁流(liu)量計電極表(biao)面,常常引起(qi)零點變動,故(gù)必須确認是(shi)否周期性清(qing)理,未定期清(qīng)理的電磁流(liú)量💞計會帶有(you)附加誤差🌍。
　　污(wu)水流動過程(chéng)中比淨水更(gèng)容易産生氣(qì)泡，污水中的(de)固體顆粒🌏、生(sheng)物因子、氣泡(pào)會嚴重阻礙(ài)超聲波的傳(chuan)播和信号接(jie)♊收,對超聲波(bo)流量計的測(ce)量精度影響(xiǎng)是非常嚴重(zhong)的。
3.2.3漸擴管和(he)漸縮管的影(yǐng)響
　　當管道設(shè)計與電磁流(liú)量計口徑選(xuan)型不符時,常(chang)常使用漸變(bian)管進行變徑(jìng)。根據試驗研(yán)究,角度小于(yu)15°、直管段距離(lí)大于5D(D爲管道(dào)直徑)的漸擴(kuo)管和漸縮管(guan)對流體狀态(tài)幾乎😍沒有影(yǐng)響;而角度大(da)于15或直管段(duàn)距離小于5D時(shi),應當考慮漸(jiàn)擴管和漸縮(suo)管對測量結(jié)果🌍的影響。
3.2.4管(guǎn)道狀态的影(yǐng)響
　　管道的缺(quē)陷一般包括(kuo):管道外部起(qi)鏽或附着污(wu)泥🏃‍♀️,導緻外徑(jing)✏️測㊙️量偏大;管(guǎn)道類型爲卷(juan)鋼,有焊接痕(hén)迹💘突起,導緻(zhì)外徑測量偏(piān)大;管道老化(huà)内部有鏽層(céng)，導緻内徑🌍實(shí)際值偏小，流(liú)量随之❄️偏小(xiǎo)。
　　電磁流量計(ji)與超聲波流(liu)量計流量計(ji)算原理同爲(wèi)📞流體平均流(liú)速乘以流體(tǐ)截面積，因此(ci)内徑偏差導(dao)🏒緻的流體截(jie)面積誤差會(huì)🏃對兩種流量(liang)計造成影響(xiǎng)。超聲波流量(liàng)計安裝時🙇‍♀️需(xu)要測量管道(dào)外徑,壁厚的(de)測量隻在打(da)磨處進行,因(yīn)爲内徑=外徑(jing)-壁💘厚,此時要(yao)考慮外徑測(cè)量偏大的影(yǐng)響。
3.2.5超聲波流(liu)量計換能器(qì)安裝距離的(de)影響
　　參考文(wen)獻中的試驗(yan)結果,超聲波(bo)流量計換能(néng)器安裝距離(li)的偏差也會(huì)導緻測量結(jie)果有誤差。當(dāng)傳感器之⁉️間(jian)的安裝距離(li)的相對誤差(cha)爲4.7%時,流量相(xiàng)對誤差爲10.7%;管(guǎn)道内徑相對(dui)誤㊙️差爲-3.3%時,流(liú)量相對誤差(chà)爲-5.5%。因此安裝(zhuāng)距離對于超(chao)聲波流量計(jì)的影響是非(fei)常大的。須根(gen)據有👅無換能(néng)器安裝标尺(chǐ),現場操作等(deng)因素評估誤(wu)差。
3.2.6其它因素(sù)影響
　　測量過(guò)程中還有其(qi)它因素會導(dǎo)緻測量結果(guo)的失準,如:電(dian)磁㊙️流量計周(zhou)圍磁場影響(xiang)、電磁流量計(jì)遠傳線路♋過(guò)長對信🌂号影(yǐng)響、噪音對超(chao)聲波流量計(jì)的聲波影響(xiǎng)、流量計🥰離泵(beng)過🐆近(小于30D距(jù)離)帶❄️來的流(liú)場不均勻的(de)影響等。這些(xie)🏃🏻都是無法👣現(xian)場量化🍉的誤(wu)差來🔴源,應盡(jìn)量避免，消除(chu)産生誤差的(de)可能性。
4評估(gu)與計算
　　用戶(hù)關心的是現(xiàn)場環境下流(liú)量的測量是(shi)否準确。由于(yu)缺乏㊙️專業性(xìng),用戶會認爲(wei)校準結果中(zhōng)的示值👅誤差(cha)就應該代表(biǎo)流量測量時(shí)流量計的準(zhun)确性,經常對(duì)證書給出的(de)不确定度置(zhi)之不理。
　　除了(le)前文提到的(de)測量結果的(de)重複性、标準(zhǔn)器示值誤差(chà)引🌈起的📐不确(que)定度u1、u2,引入各(gè)種幹擾因子(zi)的不确🌈定度(dù)♊分量應附💃🏻加(jia)到⚽校準結果(guo)中,根據需要(yao)附加進行評(ping)定的因素✌️,有(you)u3、u4、u5、u6等。得到:

5結論(lùn)
　　最後評估的(de)U95根據現場環(huan)境與測量過(guo)程一般在1.0%~4.0%之(zhī)間。當|0|≤MPEV+Uqs時,校準(zhǔn)符合性判斷(duan)不合格;當MPEV-U95≤|O|≤MPEV+U95時(shi),根據《JJF1094--2002測量儀(yí)器特🌏性評🧑🏽‍🤝‍🧑🏻定(dìng)》定義,校準符(fú)合性結果屬(shǔ)于待定。即可(ke)以通過采用(yòng)精度更高的(de)測量标準、改(gǎi)善環境條件(jiàn)🤞、增加測量次(cì)數和改變測(cè)量方法等措(cuo)施,以降低測(cè)量不确定度(dù)評定。然而限(xian)🚶制于校準方(fāng)法的困乏、标(biāo)✊準器精度的(de)局限、現場環(huan)境的🌈客觀存(cún)在,不确定度(du)的評定始終(zhōng)無法達到U95≤1/3MPEV的(de)程度,測量誤(wù)差也基本不(bú)🏃‍♂️可能滿足|Δ|≤MPEV-U95,那(nà)麽對電磁流(liú)量計的校準(zhun)符合性研究(jiu)結果隻能停(ting)留在待定與(yǔ)不合格之間(jiān)。

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