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大口径电磁流量计的检定方法研究
发布时间:2021-1-12 08:41:56

摘要:为了加强大口径流量计的校验,提高计量精度,针对标准表法对大口径电磁流量计的实验室与现场检定进行综述,分析各自的检定特点及选用的标准装置,重点对不确定度以及现场检定需注意的事项进行分析。
一、引言
  大口径流量计的校验和定期检定,一直困扰着供水行业。目前,供水行业应用的流量计管径为300mm-1500mm,甚至口径更大。由.于其测量的直径和流量大,对标准流量计、水泵的功率以及标准容器都有更高的要求。随着人们对水资源认识的提高,以及供水行业对经济核算的重视,使得大口径流量计检定问题的解决越来越突出。在供暖系统中,已逐渐地采用了大口径热能表,但我国还没有大口径热能表检定的标准装置,而且生产大口径热能表所要求的技术也越来越高。热能表由流量传感器、配对温度传感器和计算器3个部分组成,根据检定的原理,热能表检定主要指对流量测量装置即流量计的检定。此外,在大口径热能表检定时需要大口径的流量计作为标准表,一般使用电磁流量计,这样可以提高热能表的检定准确性。电磁流量计的测量精度高(0.5%、0.3%);测量管道内无障碍物与可动部件,流体流经仪表无压损;测量范围较宽,满度值时在0.5~15m/s内选定,最大测量口径达到3000mm,所以电磁流量计被公认为理想的大管径计量仪表。
二、流量计检定方法及原理
  流量就是单位时间内流体通过一定截面积的量,这个量如用流体的体积表示就为体积流量;平均流量就是在测量时间内流量的平均值。大口径流量计的检定装置包括流体源、稳压装置、管路系统、计时器、标准容器以及換向器等附属设备。工作原理:将被检流量计安装到装置上,启动液体循环系统,使液体流经被检流量计和标准流量计,同步操作被检流量计和标准流量计,比较两者的输出流量值,从而确定被检流量计的计量准确度和重复性。
  根据使用标准量具的不同,检定方法分为容积法、质量法和标准表法。容积法是通过标准容器测量--段时间内工作量器中的液体体积流出量。质量法是通过天平称量一段时间内容器中的液体质量,从而计算出流量。标准表法是以标准流量计为标准器具,使流体在相同时间间隔内连续通过标准流量计和被检流量计,比较两者的输出流量值,从而确定被检流量计的计量性能。
  容积法分为静态容积法和变水头法(动态容积法)。静态容积法将水塔和标准容器分开,压头恒定,静态读数;变水头法将水塔和标准容器分开,压头一-直变小,动态读数。容积法的缺点是设备庞大,标准容器的容积随流量计口径增大而增大、随检定时间的增长而增加。标准表法克服了以上缺点,在相同流量下,标准表法应用容器的容积较容积法小,面且检定的时间可以加长。对于分辨率不高的被检表来说,加长检定时间是--种有效减小检定误差的方法。一般的检定装置采用标准表法进行检定,对于检定要求高的仪表采用标准表法加质量法进行检定,以保证测量的准确性。
三、流量计实验室及现场检定对比分析
  计量器具在安装使用前必须进行首次强制检定,这就需要进行实验室检定。在使用过程中还需要对其进行后续检定,也就是在线检定,以保证其测量的准确性。
1.实验室检定
  实验室大口径流量计检定的标准装置采用恒水头式结构。此装置的水塔起溢流稳压作用,水头高30m,容积为1000m*,符合大口径仪表的检定要求,最大流量为15000m/h;水池容量为2000m;标准流量计采用E-magDN1000mm的智能电磁流量计;标准直管段DN1000mm总长50m,被检流量计的试验管段总长为36m,满足电磁流量计检定时对直管段的要求;装置精确度为0.15%;测控系统采用工控机控制,用数据采集卡采集流量、压力等测量参数,编写App对被检表进行检定,并对误差进行修正。
  根据JJG164-2000(液体流量标准装置检定规程》的规定,标准设备和仪器的不确定度应优于被检装置的不确定度。因此标准流量计应具有较高的精确度、可靠性良好、流量范围寬等特点,比较各种流量计,选择电磁流量计作为标准表。因为电磁流量计公称通径范围大,从DN3到DN3000;流体最高流速可达15m/s;转换器采用功耗低、零点稳定、精确度高的新颖励磁方式,精度可达±0.3%或+0.5%,流量范围度可达1500:1;转换器可与传感器组成一体型或分离型,采用16位微处理器,易于编程,设定参数方便,应用可靠性强的表面安装技术(SMT),可进行自诊断;电磁流量计为双向测量,有3个积算器,有脉冲、电流、数字通讯等多种输出信号,满足二次仪表测量和数据采集设备的通信。
  选择智能电磁流量计作为标准表,并用标准表法对该仪表在不同流量下测量多个流量点。电磁流量计随着流量的增大线性减小,误差减小。
2.现场检定
  流量计的现场工作条件与实验室校验的工作条件相差很大,流量计准确度偏离无法确定。现场检定同样也应用标准表法进行检定,选择便携式超声波流量计作为标准表,便携式超声波流量计是一种外夹便携式的流量计量仪表,具有精度高、重复性好、灵敏度高、安装使.用方便、能在露天恶劣环境下工作等特点,比较适用于大口径流量计的现场检测和校准。其原理是:在现场大口径流量计所在管道上安装-一个准确度较高的便携式超声波流量计作为标准表,同时记录被检表和标准表的流量,以标准表作为标准值,计算被检流量计的误差,进而调整被检流量计系数,使被检电磁流量计与便携式超声波流量计示数相一致,以达到检测、校准现场流量计的目的。
  使用便携式超声波流量计可实现不断流测量,设备便于携带,安装方便;流体中不插入任何元件,对流速无影响,无压损,稳定性好;外夹式探头,可移动安装测量;能用于任何液体,特别是具有高粘度、强腐蚀、非导电性等性能液体的流量测量,也能测量气体的流量;量程比较宽,可达5:1;输出与流量之间呈线性等优点。但是使用便携式超声波传感器也存在一-些缺点:当被测液体中含有气泡或有杂音时,将会影响测量精度,故要求变送器前后分别有10D和5D的直管段,而现场实际情况难以确定,人为因素影响大,现场流量不易控制,难以进行全量程测试。此外,结构复杂,成本较高。
四、结论与认识
1.由于大口径流量计多数是电磁流量计或插入式超声波流量计,仪表结构大多为法兰连接或者是插入管道,只有在停流时才允许拆卸,且拆装和运输送检十分麻烦;
2.流量计的现场工作条件与实验室校验的工作条件相差很大,流量计准确度偏离无法确定。
3.采用便携式超声波流量计进行大口径流量计在线测量,方便了供水企业的计量工作,也有效的降低了资金的消耗。在现场检定的误差分析及修正方面可进--步开展研究工作。

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