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液体流量计在线校准方法
发布时间:2019-05-21

[摘 要]本文通过对液体流量计无法进行离线送检情况展开论述,提出采用便捷式的超声流量计,因其具有携带方便和准确度高的特点,可被用于液体流量计校准,并基于此提出使用中检验液体流量计的在线校准方法,着重强调了超声流量计对于液体流量计在线校准技术要求和相关计算方法,并结合实例展开验证和分析。最后指出利用便捷式超声流量计为可以为液体流量计在线检测提供便利,从而能够为液体流量计在线量值追溯提供可靠途径。
  液体流量计广泛利用于节能减排以及能量计量过程中,目前在很多企业生产过程中广泛使用液体流量计,该仪表准确度是与企业的生产成本核算以及能源节约有着十分紧密的联系,但由于在实践应用中条件的限制,比如拆卸不便或者不能进行断流等,导致很多液体流量计无法按照有关规定完成定期拆送实验室检定的任务,那么如何能够解决这种问题,并且在不影响液体流量计正常工作的基础上能够追溯其量值问题,这是当前很多企业和技术机构急需解决的问题。我国目前在液体流量计在线校准方面还没有提出有效的措施,同时也没有研发出计量精确度高的标准流量仪器,因此目前较常用的是通过便捷式超声波流量计对液体流量计进行在线比对。本文通过对这种在线校准的方法展开论述,并提出解决液体流量计在线校准的方法思路,希望能给相关工作人员提供帮助。
一、超声流量计的在线校准工作原理。
  目前我国最常用的一种液体流量计在线校准的方法是利用超声流量计进行比对,可以通过流速的不同,使得超声波在流体中传播的速度发生一定的变化,并分别计算改变的这种信号,就可检测到实际在流体中的流速,进而获得准确的流量值。根据检测原理可将其分为多普勒法,时差法,声速偏移法等,而超声波流量计在对液体流量计进行在线对比时,主要利用的是时差法测量,通过测量声波在流动介质中传波的时间与及与流量之间的关系作为工作原理。一般情况下,声波在流体中的传播速度是由介质近状态下的传播速度以及流体走向平均流速在生波方向上的分量组成,根据顺流和逆流传播时间以及各量之间的关系可以得出流体流速的表达公式,如下所示。

二、在线校准的方法
  利用便捷式超声量计对液体流量及在线校准主要采用的是标准表对比法,具体来说,就是在一定的时间段内读取被检表和标准表的累计值,并根据公式计算被校准的液体流量计的示值误差以及重复性。一般来说,便捷式超声流量计的准确度为 0.5 ,如果在实际检测过程中超声探头管径渔带校准的管径之比大于二或者小于 0.5 时,所使用的标准流量计应当增加 0.5% 的误差,因而在现场使用超声流量计允许的最大误差为加减 0.5% 。目前我国在线使用的液体流量计中很多准确度是高于一级水平的,同时由于便捷式超声流量计实际现场校准条件,介质,安装管道数据等方面的影响,使得校准数据会存在一定的偏差,一般在 3% 左右,有的可能超过 3% 接近 5% ,因此很难对被检测的仪表进行完全准确性的判断。由于采用直接的标准对比方法无法对比较准的液体流量计进行准确判断,因此提出了可以借鉴使用中检验的思想,也就是默认超声流量计和被检测的液体量级之间存在的系统误差,在之后进行校准时,需要尽量保持上次校准的条件,比如安装位置,参数设置,安装方式等,并比较两次校准系统误差是否发生较大变化。
(一)技术方面的要求
  从技术上来看,使用便携式超声流量计进行在线校准时,需要符合国家法定的鉴定机构出据的证书,而且在线教程过程中系统误差不应低于 0.5% ,同时便携式超声流量计的安装条件和安装方式应当符合国家检定规程的要求,其次,在线校准可需要借助其他辅助设备,比如秒表,卷尺等计量器具,而且这些计量器具应当有相应的检定证书,被校准的液体流量计有相应的使用说明书,周期校准的流量计还需要提供上次校准的检定证书。最后为了能够尽量减少在线校准的误差,在现场校准时,需要将控制好环境条件,比如校准的温度,湿度,机械振动等,同时应当在符合现场校准条件的基础上,明确测量介质以及工作状态,介质温度等参数,了解被校准的液体流量计工作状态和参数设置,当确认之后即刻开始现场校准。
(二)测量过程及方法
  在关键测量方面可以使用辅助的量具,分别在换能器安装位置附近的截面上大致等角分布测量 n 次外直径,或者通过测量 n 此外周长进而推算出外直径,在进行壁厚测量时,需要在换能器安装位置均分布五个点,使用测厚仪进行壁厚测量,比如管道的材质,厚度,衬里材料的,这些无法通过测厚仪测量的参数需要从现场技术资料中获得。标准表安装过程中可以将管道参数输入标准表中,在获得换能器安装距离之后,在安装标准表管段上划上定位,确定换能器位置。清理安装位置附近的关闭,将管壁上的污垢油漆除干净,确保管道的材质暴露出来,在换能器表面均匀涂耦合剂,同时将换能器上的标志对准安装位置,能够保证发生面与管壁的直接接触,利用紧固件将换能器进行位置固定,将换能器的信号通过电缆连接到转换器上,按照要求需要对信号进行不断调试,已到达到最佳状态为止。从校准的次数上来看,需要根据实际现场校准情况确定校准流量,同时每个流量点需要进行三次校准,在现场无法调节流量基础上,可以通过不同时段进行校准,且在一次实验中瞬时流量的最大变化不应超过 5% 。
三、数据实例分析
  现有一台口径为 150 毫米的液体流量计,在线校准的信息如下表所示,在保证安装方式管道参数以及被测介质设定参数都相同的条件下,分别进行两次在线校准,我们以第一次校准的平均系数以及第二次教程的平均系数之间的测量偏差进行比较,通过分析发现,由于检定超声探头直径与校准管径之比小于 0.5 ,所适用的标准流量计应当曾加 0.5% 的系统误差值。

四、小结
  从上述数据可以看出,虽然在现场利用便捷式的流量计进行校准时,系统误差较大,但两次较准的测量偏差还是比较小的,可以说被校准的液体流量计没有发生明显的变化,后续可以继续使用,无需送去检定校准,从而可以为液体流量计在线测量值追溯提供便捷途径。虽然采用检验的思想为液体流量及在线校准提供可操作性的办法,但是在实际调整过程中依然存在以下问题,首先被校准的液体流量计需要在实验室检定合格之后安装到管路上,需要试用一个月之后完成第一次校准之后,每年需要定期进行一次校准。随着现代计算机技术的发展,超声流量计在校准介质,现场环境以及安装方式的适应性提高,以上问题是影响最终测量准确性的主要因素,如何能够更加精确进行校准液体流量计,之后还需进行深入研究。此外,在利用便携式超声流量计对液体流量计进行现场校准时对于测量数据采集,还只能依靠人工进行,由于收到主观因素的影响,可能对校准结果存在不确定性因素。

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