摘要:測量(liàng)微小流量 的流量(liàng)計在很多行業得(dé)到廣泛應用。如果(guǒ)某一台計量計的(de)示值精度受到懷(huai)疑，就有必要用簡(jian)單易行的方法對(dui)流量計進行現場(chang)校準、比對，以消除(chú)疑慮。對特别重要(yao)的測量點，則在正(zhèng)式投🔴運前就需進(jìn)行這樣的校準、比(bi)對。介質爲液體時(shí)，宜将液體從放淨(jing)閥導出，并用容器(qì)收集稱重。當介質(zhi)爲蒸汽時，宜💚将導(dǎo)出的蒸汽先變成(chéng)凝結水❗，然後稱重(zhong)。當介☀️質爲氣體時(shí)，宜用皂膜流量計(jì)、濕式氣體流量計(ji)等進行在⛱️線實時(shi)校準、比對。在作零(ling)位校驗時，應🈚排除(chu)小信号切除的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻幹(gan)擾。文中還提出了(le)💯保證校準品質⛱️的(de)措🧡施。對于不宜作(zuò)現場校準🤩的測量(liang)點，則可用基于質(zhi)量守恒定律的方(fāng)法等作現🛀場驗證(zhèng)。
　　内藏孔闆流量計(jì) 、 小孔闆流量計 ，以(yi)其顯著的特點使(shǐ)其在制藥等精細(xi)化工行業、化工小(xiǎo)試驗裝置以及輕(qing)工行業的添加劑(ji)流量測量中，得到(dào)廣泛應用。是标準(zhǔn)孔闆流量計往微(wēi)小流量🍓方向的🔞延(yan)伸。
　　但因其測量精(jing)度不是由國際标(biao)準或國家标準保(bǎo)證的，所以初次使(shǐ)用者往往有些不(bu)夠放心。好在這種(zhong)流量計的實測流(liu)❓量一般都很小，可(ke)以根據工藝流程(cheng)的特點，例如用流(liu)程中的切斷閥和(hé)放淨閥或自控專(zhuan)業預設的校驗口(kou)，實現測量示值精(jīng)度的現場校準。
　　在(zai)開展此項工作時(shí)，如果所用的标準(zhun)器測量結果的🐕不(bu)确定度不大于被(bei)校流量計最大允(yun)許誤差絕對值1/3時(shi)，稱爲校準，否🔱則隻(zhī)能稱比對。在不用(yong)标準器時，屬于♈驗(yan)證。
　　這種校準的結(jie)果因爲已包含流(liú)體密度、黏度、等熵(shang)指數‼️等物性與設(she)計計算時的偏離(li)，也包含了溫度、壓(ya)力等工況參數的(de)偏離的影響。還包(bāo)含了使用環境偏(pian)離參比條件的影(yǐng)響，以及安裝情況(kuang)對測量誤差的影(yǐng)響，所校準得到的(de)結果🈚更具有實際(jì)意義。
1微小流量的(de)驗證
1.1流量測量結(jie)果驗證的難點
　　在(zai)化工、石化等生産(chan)過程中，安裝有大(da)量的過程變量測(cè)量儀表，其中溫度(du)、壓力、流量、液位測(ce)量儀表數量巨大(da)，種☂️類也極其繁多(duō)。但是它們卻有一(yī)個共同的特點，就(jiu)是測量結果的使(shi)用者對儀表示值(zhí)精度産生懷疑時(shí)，都要想盡辦法予(yǔ)❓以驗證，搞清楚關(guan)鍵🔱儀表的測量結(jié)果究競是否正确(que)。所以♉驗證問題不(bú)💜隻存在于流量之(zhī)中，在溫度，壓✂️力、液(ye)位的測量中，同樣(yang)存在，隻是流量之(zhī)外的要容易和簡(jiǎn)單得多。例如溫度(dù)測量，對于特别🌏重(zhong)要的測量點，常選(xuan)用 雙支鉑熱電阻(zu) 、 雙支熱電偶 ，或在(zài)溫度傳感器旁邊(bian)，開設一個可以插(cha)人标準水銀溫度(dù)計的校驗口，增加(jiā)的投資也微不足(zu)道。再比‼️如壓力測(cè)量，在 壓力變送器(qi) 附近增設--個 彈簧(huáng)管壓力表 用于對(dui)照，也隻需舉手之(zhi)勞。而液位測量結(jié)果的校對也不困(kun)🌏難，因爲大多數配(pèi)有液位測量儀表(biao)的設備上，大多💋同(tong)時配有 玻璃管液(yè)位計 、玻璃闆液位(wei)計或其他原理的(de)液位計。例如在工(gōng)業鍋爐汽包液位(wèi)的測量中，一般都(dōu)裝有3~4套不同原理(lǐ)的液位測🧡量手段(duan)，以便相互對照，确(que)保安全。與此相似(si)的例子在流量測(cè)量中是不多見的(de)。
 
　　圖1所示是冗餘設(shè)置的雙檢測器渦(wo)街流量傳感器。美(měi)國洛克威爾公司(sī)有一項科研成果(guǒ)，即一台渦輪流量(liang)計中配有兩個傾(qing)角不同的渦輪，其(qi)中傾角大的渦輪(lun)轉速高，精度高，但(dàn)壽命短，而傾角小(xiǎo)的一個渦輪恰巧(qiǎo)相反，取其壽命長(zhǎng)的優點作爲🧡判斷(duan)主渦輪失準的手(shǒu)段。兩個渦輪的電(dian)磁檢測器輸出的(de)頻率保持一定的(de)🔆比例，并由微電子(zi)電路判斷，一旦頻(pín)率差超過設定的(de)區間，即判主渦輪(lun)失準，發出報警🏃🏻‍♂️信(xìn)号。
　　在大型發電機(jī)組的配套鍋爐上(shàng)，進水流量是一個(ge)關👣鍵🈲參數，往往一(yī)副差壓孔闆上配(pei)有三對取壓口和(hé)相互獨立的👌三台(tái)🐪差壓變送器，其中(zhōng)一台用于控制，一(yi)台用于計量，而聯(lian)鎖輸出則由三台(tai)變送器按三取二(èr)表♊決結果決定，從(cong)而确保安全”。
　　這種(zhǒng)多重冗餘并用三(san)取二表決的方法(fǎ)确保流量測⛹🏻‍♀️量結(jie)果安全可靠的做(zuò)法，在大型石化裝(zhuang)置中也經常采用(yong)。但要⁉️付出相應😄的(de)代價。
1.2流量測量結(jie)果正确性驗證的(de)一般方法
　　闡述了(le)這種驗證的常用(yong)方法:
(1)基于質量守(shǒu)恒定律的方法;
(2)基(jī)于熱量平衡關系(xi)的方法問;
(3)基于設(she)備能力估算的方(fang)法"。
　　其中方法(1)用得(dé)最多。在文獻圖中(zhong)列舉了9個實際例(lì)子。例🙇‍♀️如用🌈于貿易(yi)交接計量的表計(jì)，大多采用一根管(guǎn)道兩套表的配置(zhì)⁉️，其中上遊表計歸(guī)供方所有，下遊表(biǎo)計💔歸需方🔴所有"。
　　在(zài)油庫的油品發貨(huò)計量站，若幹台發(fa)貨用的流量計定(dìng)期用精度足夠高(gāo)的基地式标準流(liú)量計校準。在天然(rán)氣長輸管網的計(ji)量站場，也普遍采(cai)用一台♋标準流量(liàng)計對若幹台發貨(huo)計🔅量表計，經閥門(mén)切換的方法實現(xian)就地校準。這種儀(yi)表配置方法在貿(mào)易交接中廣泛應(yīng)用，但在過程控制(zhì)中卻極少采用，原(yuan)因之一是投🏃🏻資太(tai)高，其次是對⚽精度(du)的要求也沒有那(na)麽高。而🔅是采用經(jing)濟而且簡單易行(hang)的方法。例如各分(fèn)表流量示值之和(hé)與總表相等的🌈關(guan)系。鍋爐發✨汽流量(liàng)應等于進水流量(liang)與排👅污流量之差(cha)的關系。經蒸汽流(liú)量計計量的蒸汽(qi)，全部凝結後應得(de)到質量相等的凝(ning)☀️結水的關系。在用(yong)流量批量控制儀(yi)定量裝車的流程(cheng)中，裝車完畢,一般(bān)👨‍❤️‍👨均需地中衡複測(cè)，這也是一✨個計量(liang)精度驗證的過程(chéng)。便攜式超聲流量(liang)計在液體流量測(cè)量的比對和維☔修(xiu)中，扮演着重要角(jiao)色。這種流量計精(jīng)度不夠高,談不上(shàng)校準，但如果被懷(huái)疑的流量計的确(què)誤差較大,用它🐕來(lai)比對，還☁️是能夠做(zuo)出結論的。
2微小流(liu)量測量儀表的現(xian)場校準
　　微小流量(liang)測量儀表的精度(du)校準、驗證的特點(dian)在于“微小”，像1~10kg/h測量(liàng)㊙️範圍的内藏孔闆(pan)流量計，隻要--個量(liàng)筒就能實現🈲驗證(zheng)。一支微型浮子式(shi)氣體流量計，用幾(ji)十元錢♉一支的🌈皂(zào)膜流量計就能實(shi)現校準。而适用于(yú)大流量測量儀表(biao)驗證的方法或設(shè)備，在微小流量中(zhong)，有時卻不合用。
2.1液(yè)體微小流量測量(liàng)儀表的現場驗證(zhèng)
　　液體微小流量測(ce)量儀表的精度大(dà)多可用稱重法進(jìn)行驗證❗。典型的例(lì)子如圖2所示。
 
　　有時(shí)流量計并不安裝(zhuang)在調節回路中，這(zhe)時就需在🈚流❄️量㊙️計(ji)下🐇遊💘管道上找到(dao)切斷閥和放淨閥(fá)或專門設置的校(xiào)🔞驗口，如圖㊙️3所示。
 
　　在(zài)圖3中，将切斷閥V關(guān)斷，就可對流量計(jì)零位進行檢查💋，打(dǎ)開放淨閥V2就可将(jiang)液體導出放入容(rong)器稱重。通常可改(gǎi)變V2開度使FIQ的瞬時(shí)🙇‍♀️流量qm爲常用值，并(bing)經軟管❤️導人容器(qi)，而且🧑🏽‍🤝‍🧑🏻要注意軟管(guǎn)中液體滞留量對(dui)校準、比對結果的(de)影響。
　　用這種方法(fǎ)實施校準、比對，不(bu)僅适用于内藏孔(kong)闆流📧量計、小孔闆(pǎn)流量計，也适用于(yu) 微小口徑電磁流(liú)量計 、 渦輪流量計(ji) 及 浮子流量計 等(deng)。
2.2流量零位的檢查(chá)與校驗
　　關斷切斷(duan)閥對流量零位示(shì)值進行檢查和校(xiào)驗是流量示❗值🧑🏾‍🤝‍🧑🏼驗(yan)證的首要任務。這(zhe)是因爲流量計零(ling)位如果不準，将對(duì)量程範圍㊙️内的各(ge)點示值都産生影(ying)響。在作零位檢查(cha)和校驗時應注意(yi)以下事項。
(1)确認測(ce)量管内的流體已(yǐ)停止流動，而且儀(yi)表處于正常測量(liang)狀💞态。當然确保安(ān)全萬無一失是首(shou)要的。
(2)排除小信号(hao)切除對校零I作的(de)幹擾。
　　在模拟輸出(chū)的流量計中，一般(bān)均有小信号切除(chú)功能。這是🔴因爲模(mo)拟電路總會有一(yī)定幅值的漂移。這(zhè)🥵種漂移往往導🐅緻(zhì)實際上流體已停(ting)止流動，儀表卻有(you)小.流量指示，爲了(le)避免這種令人不(bú)⛱️快的事情出♌現，于(yú)是就設計了小信(xìn)号切除♍功能"，例如(rú)電磁流量計，一般(ban)取滿量程流量的(de)2%爲切除點，即在實(shí)際流量小于2%FS時,儀(yi)表統統顯示零流(liú)量。于是問題得到(dao)解決🤞。但是又産生(sheng)新的問題，即在實(shi)際流量小于2%FS甚至(zhi)存💞在反向流動時(shi)，儀表✂️一概顯示零(líng)流量，從而産生一(yī)個假象。所✨以在校(xiao)零時‼️,應将小信号(hao)切除功能暫時🚶‍♀️撒(sa)銷。
　　差壓式流量計(jì) 都避不開開平方(fāng)運算這一環節。這(zhe)一運算人們喜歡(huān)交由💰差壓變送器(qi)去完成。這樣，相對(dui)流量較小時🤞能獲(huò)得較大的電流輸(shū)出，從而使得将差(chà)壓信号傳送到後(hou)🎯續儀表必不可少(shao)的DIA轉換和A/D轉換引(yin)入的誤差予以削(xue)🧡弱。
　　在差壓式流量(liàng)計中，小信号切除(chú)的作用更加突出(chu)，因爲開平方運算(suan)的關系，使得流量(liang)在零點附近，運算(suàn)模塊具有非常大(da)的增益。例如差壓(yā)有+0.04%FS的漂移，開平方(fāng)之後就有2%FS的輸出(chū)。所以小流量信号(hào)切除點一☔般定得(de)比👨‍❤️‍👨較高。橫河💰公司(sī)的EJA110E型差壓變送器(qi)出廠設置定在滿(mǎn)量程差壓的1%,對應(yīng)滿量程流量的10%。這(zhè)樣--來使流量顯示(shi)的死區變得更大(dà)。如果小信号切除(chu)模式指定爲“切到(dao)0”，則流量小于10.0%FS的所(suǒ)有各點，儀表都顯(xian)示零。以至在調零(líng)操🙇‍♀️作時，外部調零(ling)螺釘💋順時針或反(fǎn)時針旋🔆轉很多圈(quān)，輸出都無動于衷(zhong)。“切到線性”的功能(neng)，從而使死區不死(si)，即流量小于指定(dìng)值後，輸出❌與輸人(rén)之間☁️呈線性關系(xi)♈，甚至在差壓.爲負(fu)值時，仍有對應的(de)變化值，從而使調(diao)整更✂️方便。這樣信(xin)号切除的關系如(rú)圖4所示。
 
(3)流量零點(diǎn)與差壓零點的差(chà)異
　　差壓式流量計(ji)在做校零操作時(shi)，習慣性動作是将(jiāng) 三閥組 中的負壓(yā)閥關閉，然後打開(kai)平衡閥，如果變送(song)器輸出不爲4mA,則作(zuo)相應調整。調校完(wan)畢将流量計投人(ren)運行，這時如果将(jiang)與流量計🔞串聯的(de)切斷閥關斷，流體(ti)停止流動，有時會(huì)發現流量示值并(bing)不爲零，甚至會有(yǒu)負的差壓顯示。這(zhe)多半是因儀表的(de)安裝有缺陷🌈，流動(dòng)雖已停止，節流件(jiàn)前後差壓已爲🐉零(líng),但因差壓👈信号傳(chuán)遞失真，使得變送(song)器接收到的差壓(ya)信号并不爲零。因(yīn)🛀🏻此， 差壓變送器 零(líng)點正确并不等于(yu)流量零點正确。需(xū)要在變送器完♻️成(cheng)校零🏃🏻‍♂️後，關斷切斷(duàn)閥，流量示值仍爲(wei)零。因此需排除🌈安(an)裝缺陷。
2.3流量示值(zhí)現場驗證的操作(zuo)
　　流量計示值正确(què)性的驗證，由于現(xian)場條件所限，一般(bān)不能㊙️采取實驗室(shì)校準所用的方法(fǎ)。按照計量檢定規(guī)程,流量計在作實(shi)流校準時,在規定(ding)的時間間隔内，同(tong)時讀取被校表示(shi)值和标準表示值(zhi)N次，然後取平均值(zhí)并計算該校驗點(diǎn)本次校驗示值誤(wù)差。
 
　　一個校驗點相(xiang)同的校驗進行三(sān)次，得到三個誤差(chà)值🔴，然後計算該校(xiào)驗點平均誤差和(hé)重複性。
　　現場校準(zhǔn)所用的方法，從原(yuán)理來看與式(1)是相(xiàng)同的，但🤞操👉作方法(fa)有明顯的差異。現(xian)場校準、比對中，式(shi)(1)中的qm用累積值的(de)增量Qm代替，qsi用稱量(liang)結果代替,校準點(diǎn)爲常用流量。因🐅此(cǐ)要簡單得多。
2.4精餾(liu)塔各路流量的驗(yàn)證
　　液相進料頂底(di)采出的精餾塔在(zai)制藥廠“用得很多(duō)，而且多配🏃🏻‍♂️有流量(liàng)計，由于精餾塔塔(ta)頂采出量D、塔底采(cai)出量B與進料量F之(zhī)間有下面的關系(xì)
F=D+B(2)
　　所以可用這個關(guān)系對相關的三路(lù)流量進行分析判(pan)斷。
2.5氣體微小流量(liàng)測量儀表的現場(chang)驗證
　　氣體微小流(liu)量測量儀表的現(xian)場校準、比對，同 液(ye)體流量計 不同，因(yīn)爲從流程中導出(chū)的氣體無法被收(shou)集并用稱重的方(fang)法得到其質量，隻(zhi)能用另一台流量(liang)計對♈其進行測量(liang)。
　　在石化、化工行業(yè)的分析室，分析人(ren)員用皂膜流量計(ji)對氣相色💞譜儀上(shàng)的微型浮子流量(liang)計 進行标定。類似(si)的情況，這種标準(zhǔn)流量計也可用來(lai)對流👈程中🏒的微小(xiǎo)氣體流量計進行(hang)校準，在這種流🚶量(liang)計中，不同規格的(de)💃玻璃管對應的流(liú)量範圍也不同，最(zui)大可測量🌏60L/min的流量(liang)，精度可達1.0%，其外形(xing)如圖5所示。
 
　　濕式氣(qì)體流量計是一種(zhong)典型的容積式流(liu)量計，不确定度可(kě)🚶達0.5%，也适合作爲标(biāo)準器，流量測量上(shang)限可達3000L/h，其工作🤟原(yuán)理如圖6所示.
 
　　上述(shu)兩種可作标準表(biao)使用的氣體流量(liang)計，顯示的🔞都是🏒當(dang)時當地大氣壓力(lì)條件下當時氣體(tǐ)溫度條件下的體(tǐ)㊙️積流‼️量，如💃🏻果要💁得(de)到标準狀态體積(ji)流量，則需用式(3)進(jìn)行🈚換算.
 
　　如果要得(de)到質量流量，則需(xū)再乘上氣體的标(biāo)準狀态密度Pn。
　　當需(xū)要校準的流量值(zhi)更大時，則可選用(yòng)玻璃浮子流量計(ji) ，隻是精度較低，隻(zhi)能用作比對。有些(xiē)被校對象氣體靜(jìng)❤️壓較高，而且現場(chǎng)有容積已知的容(rong)器，也可應用PVTt法實(shí)現校準、比對或驗(yàn)證。
2.6蒸汽微小流量(liang)測量儀表的現場(chang)驗證
　　上述用于驗(yàn)證氣體流量計的(de)三種标準表都不(bu)适合測🌍量蒸😘汽流(liú)量，但仍可用稱重(zhong)法予以校準，例如(rú)從校驗口導出的(de)微小流量蒸汽，可(kě)以經軟管送到裝(zhuang)有冰屑與水的混(hùn)合🧑🏽‍🤝‍🧑🏻物的容器底部(bu)，将其變成凝結水(shui)，然後稱重，再計算(suàn)示值誤差。
2.7保證校(xiào)準品質的措施
(1)被(bèi)校表所給出的累(lèi)積流量應具有足(zu)夠高的分辨力，參(cān)與計算誤差的流(liu)量示值有效數應(yīng)在4~5位之間🚶。合理♈設(she)置流量計的積算(suan)速率，就能滿足這(zhè)一要求💞。
(2)收集導出(chū)液的容器應足夠(gòu)大，每次測量時間(jian)一般不短于🚶‍♀️1min。
(3)稱重(zhòng)用的衡器，精度應(ying)足夠高。
3結束語
(1)在(zài)很多行業都使用(yong)着大量測量微小(xiǎo)流量的流量計。如(rú)果⭐某一台流量計(ji)的示值精度受到(dào)懷疑，就有必要用(yòng)簡🧡單易🙇‍♀️行的方法(fǎ)💁對其進行校準、比(bi)對，或通📧過質量守(shou)恒關系進行驗證(zheng)，以消除疑💁慮。
(2)測量(liàng)液體微小流量的(de)流量計，宜利用現(xian)場的切斷閥🌐和❓放(fang)淨❗閥，将液體導出(chū)、收集、稱重，然後計(ji)算誤差。
(3)測量氣體(tǐ)微小流量的流量(liàng)計，宜采用皂膜流(liú)量計、濕😘式氣體㊙️流(liu)量計等作标準，進(jin)行在線實時校準(zhǔn)或比對。
(4)測量蒸汽(qì)微小流量的流量(liang)計，宜将蒸汽從校(xiào)驗口導出，經軟☂️管(guǎn)送到裝有冰屑與(yu)水的混合物的容(róng)器底部，将其變成(chéng)凝結水，然後稱重(zhong)用于誤差計算。
(5)這(zhè)種現場校準、比對(dui)得到的結果不僅(jin)包含器具本🙇‍♀️身🐇的(de)誤差，而🤞且包含流(liú)體密度、黏度、等嫡(di)指數等物🐕性數據(jù)與設計計算的偏(piān)離引人的影響，溫(wen)度、壓力等工況參(can)數偏離所産生的(de)影響。還包含了安(ān)裝情況對測量誤(wu)差的影響以及使(shǐ)用環境偏離參比(bǐ)條件的影響，所以(yi)，校準、比對、驗證的(de)結果更具有實際(ji)🌈意義。但若物料有(yǒu)毒易燃或因生産(chǎn)的連續性不允許(xu)物料導出，則應以(yǐ)安全爲重，不宜采(cǎi)用現場校準這一(yi)方法。上述校準方(fang)法符合有關計量(liàng)檢定規程,并在現(xian)場應用中獲得良(liáng)好效🥵果。

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