液体流量计在线校准方法

摘    要：

在工业现场, 测量流体流量的仪表统称为流量计或流量表。是工业测量中***重要的仪表之一。随着工业的发展, 对流量测量的准确度和范围要求越来越高, 为了适应多种用途, 各种类型的流量计相继问世, 广泛应用于石油天然气、石油化工、水处理、食品饮料、制药、能源、冶金、纸浆造纸和建筑材料等行业。但是, 液体流量计的在线校准问题一直是困扰供水企业的一个难题。针对上述问题, 本文提出了三种液体流量计在线校准的方法, 即标准容器法、标准表法和电参数法。分析了这三种方法的优缺点及各自的适用范围。

1 概述

计量是工业生产的眼睛。流量计量是计量科学技术的组成部分之一, 与国民经济、国防建设、科学研究有密切的关系。做好这一工作, 对保证产品质量、提高生产效率、促进科学技术的发展都具有重要的作用, 特别是在能源危机、工业生产自动化程度愈来愈高的当今时代, 流量计在国民经济中的地位与作用更加明显。液体流量计分为电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计、涡街流量计、质量流量计、浮子流量计、容积式流量计等。不同领域适用不同种类流量计。

现如今各种液体流量计都有其对应的检定规程, 但苦于没有相应的、地方技术规范, 所以无法开展在线校准服务;而且较大口径的液体流量计体积较大, 安装位置空间一般很狭小, 安装管道没有退缩位, 拆卸工作需要企业投入大量的人力、物力和财力;第三, 由于生产、生活用水的连续性, 一般不允许中断供水把液体流量计拆卸下来送实验室检测。各类液体流量计生产厂家不同, 工作环境、使用条件、使用频度、人为因素等原因都可能造成计量器具的计量性能变化, 出现计量“失准”的情况, 从而造成计量纠纷、影响产品质量、能耗数据偏差、环境监测不力等后果。因此, 有必要探讨研究在线校准技术, 在不必拆卸的情况下实现液体流量计的溯源, 在一定程度上保证流量计的计量准确性。目前较常用的液体流量计在线校准方法主要有一下三种:标准容积法、标准表法、电参数法。

2 标准容积法

2.1 标准容积法的测量方法

1) 调节流量到需要校准的流量点后, 关闭流量计的截止阀;2) 从液体流量从下游预留口处或直接从下游出口处, 利用软管或活接头与标准金属量器注液口可靠连接;3) 打开截止阀, 使校准液体充满标准金属量器, 关闭截止阀;4) 比较标准金属量器的示值与被校表的累计流量, 得到示值误差。

2.2 标准容积法测量的优点

1) 标准容积法使用二等标准金属量器 (1~5000) L, 不确定度0.025%, 测量精度高, 重复性好, 计量结果准确可靠;2) 不必像标准表法一样, 事先需要了解被测管道的材质, 壁厚、周长、介质的声速等参数, 减少了外部因素对测量结果的影响。

2.3 标准容积法测量的缺点

1) 使用标准容积法对被校液体流量计进行在线校准时, 校准现场必须具有预留口将被校流量计与标准金属量器进行可靠连接, 在大多数现场不能满足此条件;2) 受限于标准金属量器的大小, 被校液体流量计的口径不能过大, 否则不能满足一定的测量时间, 无法对该流量计进行准确的计量, 通常使用该方法校准口径小于80mm的液体流量计;3) 标准容积法在校准前后需要手动开关截止阀, 对流场造成一定的影响, 进而引起测量误差;4) 标准容积法在校准时需要断流, 这对某些领域使用的液体流量计是不适用的。

3 标准表法

3.1 标准表法的测量方法

1) 外夹式超声波串联安装在液体流量计上游侧或下游侧;2) 用量具分别在外夹式超声波流量计换能器附近的同一截面上等角分布测量n次外直径或测量n次外周长计算出外直径;3) 在外夹式超声波换能器安装位置上均布3个点, 使用测厚仪测量管道壁厚, 并取其平均值;4) 对无法测量的参数, 如管道材质, 衬里材料, 衬里厚度等, 根据技术资料现场查明确认;5) 将以上管道参数输入外夹式超声波内, 得出换能器安装距离L。在标准管段上划线定位, 以便准确的安装。;6) 清理已定安装位置附近的管壁, 将管壁上的油漆、铁锈、污垢等清除干净, 露出管道材质, 打磨光滑;7) 在外夹式超声波换能器表面均匀涂以耦合剂, 将换能器上标志对准安装位置, 使其发射面和接收面与管壁紧密接触;8) 用紧固件将换能器固定在官道上, 按要求将信号调试到***佳状态;9) 同时读取并记录被测液体流量计和外夹式超声波流量计的示值。

3.2 标准表法的优点

1) 操作方便, 适用性强, 可对各种口径及各种类型的液体流量计进行在线校准;2) 标准器携带方便, 可实现不断流测量;3) 测量精度高, 标准表法使用的便携式超声波流量计准确度等级为0.5级。

3.3 标准表法的缺点

1) 使用标准表法校准前需要了解被测管道的材质, 管道壁厚、管道周长、介质的声速等参数, 这些参数将直接影响换能器的安装位置, 因此该方法受现场条件和安装精度的影响较大;2) 无法判断管道内液体是否处于满管状态, 管道内是否有气泡存在。上述两种情况对测量结果影响较大。

4 电参数法

4.1 电参数法的测量方法

1) 使用数字万用表测量励磁线圈电阻;2) 使用兆欧表和绝缘电阻测试仪测量励磁线圈对地绝缘电阻;3) 使用接地电阻测试仪测量传感器接地电阻;4) 使用指针式万用表测量电极对地电阻偏差率;5) 使用兆欧表测量电源端子与外壳之间的绝缘电阻;6) 使用模拟信号校准器测量转换器的示值误差;7) 使用模拟信号校准器校准零点。

4.2 电参数法的优点

不必像标准表法一样, 事先需要了解被测管道的材质, 壁厚、周长、介质的声速等参数, 减少 (下转P95) (上接P96) 了外部因素对测量结果的影响。

4.3 电参数法的缺点

1) 难以确定电参数测量与流量测量之间的函数关系, 因此只能作为定性测量, 不能作为定量测量;2) 各个厂家生产出流量计的电参数不尽相同, 难以形成统一标准。

5 结语

通过上面的介绍可知, 三种液体流量计在线校准方法都是切实可行的, 在实际使用中各有其适用条件, 在今后的校准工作中不断总结经验使得在线校准方法愈加完善。