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利用超声波流量计进行在线水表的校准


文章日期:2017-06-17|阅读数:


利用超声波流量计进行在线水表的校准

本文介绍了在线水表校准中应用的超声波流量计(USF)的工作原理、选型、安装测量过程的选择原则及在线流量测量操作步骤,提出了利用超声波流量计进行在线水表的校准过程中因注意的问题。

水表是用水计量的工具,是水资源管理部门征收水费和自来水公司向企事业单位供水管理的参考依据。随着水资源短缺问题日益严重,水资源管理费和水费越调越高,同时在水资源日益短缺的今天,用水计量工作的准确性也成为企业节约能源、降低成本的关键所在。因此水表计量显得更为重要。水表检定一般是从管线卸下送到计量部门水表检定装置上进行离线检定或校准,然而企业内部的大多数用于贸易结算的水表和对于医药、化工等企业的供水管路有用水连续性的特点难于拆卸或不允许断流,而且工业现场中水表计量精度除受本身特性影响外,还受现场使用条件的影响。这样必须采用在线校准的方式对水表进行计量特性确认。超声波流量计是利用声波在流体中的传播特性来测量的流量计,具有可不停产安装、不接触流体及精度较高等特点,广泛应用于流量在线检定或校准系统中,因此利用超声波流量计对水表进行在线校准能反映水表日常使用情况下的误差水平,对于判断水表计量性能更有现实意义。本文参照《JJG162-2009 冷水水表计量检定规程》,对不同口径的水表的常用流量在线校准中一些应注意的问题进行探讨。(仅着重介绍目前用得***多的时间传播法之时差法)

1 超声波流量计工作原理

 

封闭管道用超声波流量计按测量原理分类有:时间传播法、多普勒效应法、波束偏移法、相关法、噪声法。其中时间传播法又可分为时差法、相位差法、频差法。目前应用于水系统中的超声波流量计的测量原理主要有时差法和多普勒效应法。根据被测流体水质要求不同,时差式超声波流量计适用于比较洁净的流体测量,多普勒超声波流量计主要用于测量含有适量能给出强反射信号的颗粒或气泡的液体。时差式超声波流量计可以测量悬浮颗粒较少的液体,多普勒 USF 要比时差式超声波流量计适用悬浮颗料含量上限高得多,而且可以测量连续混入气泡的液体。同时这两种流量计测量精度也有所不同:时差式超声波流量计测量精度比多普勒超声波流量计高,时差式超声波流量计测量精度可以达到±(0.5~1)%,重复性误差 0.1%~0.3%;多普勒超声波流量计测量精度一般为±(1~2)%,重复性误差 0.5%~1%。而使用***多的是时差法,时差法中按反射模式有单次反射、双重反射、三重反射及对角模式,单次反射适用于一般口径管道,三重反射单适用于较小口径管道,对角反射适用于比较大口径管道.

2 超声波流量计(标准表)选择

 

在校准前,作为标准表的超声波流量计应首先送到法定计量检定机构或认可的实验室,依据要校准的现场流量计不同管径、不同常用流量的要求,取得实流的检定证书或校准证书,使得标准表的流量检定或校准范围覆盖被校准的现场流量计的流量范围,检定或校准的流量点尽可能与现场校准的流量点相符,依据自备井或供水管道使用的一般口径,可选择 50mm、80mm、100mm、150mm、200mm 管径流量范围分别选择相应的校准流量点进行检定或校准,各流量点的基本误差均应优于被校准水表流量点的允许误差。

3 超声波流量计的安装过程

 

校准时首先按标准超声波流量计使用说明书要求,安装标准超声波流量传感器,并使流量信号符合满流测试条件。

 

3.1 确定系统管道直径在系统校准直管道区域内均匀选择不少于3 个点(LL1、L2、L3? ? Ln),每个点用钢卷尺测量系统管道周长并计算管道直径,各点直径误差小于 0.2%,则各点直径的平均值为系统管道的直径。

 

注:如果各 L 点直径误差超过 0.2%,则重新确定系统管道直径。

 

3.2 确定系统管道壁厚对选择的各点 L(L1、L2、L3? ? Ln)用超声波测厚仪进

 

行壁厚测试,每个点沿圆周均匀选择不少于 4 个点 p(p1、p2、p3、p4? ? pn)进行管道壁厚测试,各 p 点的平均值为该圆周 L 点的管道壁厚,L1、L2、L3? ? Ln 各点的管道壁厚误差≤0.3mm,则各 L 点管道壁厚平均值为系统管道壁厚。

 

注:如果各 L 点壁厚误差>0.3mm,则重新确定系统管道壁厚。

 

3.3 确定标准超声波流量计传感器安装尺寸将实际测得的管道直径、管道壁厚、材质等各种参数输

 

入超声波流量计,同时调整标准超声波流量计处于正常工作状态,并计算标准超声波流量计传感器安装位置尺寸。

3.4 确定安装位置

 

根据标准超声波流量计传感器安装尺寸,用超声波流量计自带的标尺确定安装位置。标准超声波流量计传感器安装点应保证在选择的 L 点上,同时满足偏转管道正上方两侧 45 度角位置,以获得更高的准确性。

4 被检水表的校准过程

 

参照《JJG162-2009 冷水水表计量检定规程》,编制在线水表校准规范,通过内部审核确认生效后,依据校准规范计算水表在用流量的示值误差,出具校准证书,对于超出水表规定示值误差规范的,给出建议更换或维修的提示,并且注明建议下次校准时间,以保证计量仪表的准确性。

5 校准过程中应注意的问题

 

(1)正确选择测量点位置及传感器安装方式以保证 USF 正常稳定工作。尽量选择在远离阀门、三通等局部阻力构件的直管段测试,测点的距离应满足仪器使用说明书中注明的要求,如果达不到直管段长度等具体校准条件,要先对供水系统进行改造,满足后再进行校准.

 

(2)确保所测量的水管内是满管流动,USF 实际测得的是流体的速度,流量是根据输入的管径计算出流动断面的面积,然后乘以流速得到的,只有满管流动才能保证测试数据是准确的.

 

(3)重视测试前的准备工作,如保温层的剥离、管道表面的除锈、除漆等,这样才能确保管径、壁厚等测试数据的准确。安装传感器过程中,千万注意在传感器和管壁之间不能有空气泡及沙砾,要均匀的涂抹专用的导电乳液。

 

(4)正确管道参数输入是保证测量结果准确的关键。 USF 仪器本身的精度是在正确的管道参数下得到的,但要求操作者能在测量时输入正确的管道参数,才能得到正确的流量值。管径误差、管壁测厚误差对 USF 测量准确度的影响很大,所以要测量管道的口径、壁厚,一定确认管道是否有防腐的塑料涂层。

 

(5)作为标准的超声波流量计,长期使用会使测量产生一定误差,应定期送法定计量单位校准,如果校准结果超出允许误差,一定要根据校准时提供的修正系数对流量计进行修正,同时也要对所使用的卷尺、直尺、超声测厚仪进行定期检定或校准,以减少测量误差。

 

 



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