摘要：大(da)口徑 (DN ≥400mm) 電(dian)磁(ci)流量(liang)計 廣(guang)泛用于國(guo)、省控重點(dian)排污(wu)企業的進出口(kou)，但由于拆卸困難、不可停(ting)運、經(jing)濟成本等原因(yin)，導緻(zhi)無法離線(xian)定期(qi)檢定，造成(cheng)計量(liang)失(shi)控，甚至(zhi)引發貿易(yi)糾紛(fen)。文章(zhang)主(zhu)要從影(ying)響流量計(ji)測量結果(guo)的現場安(an)裝、校準方(fang)法、計(ji)算公(gong)式等(deng)因素(su)進行分析(xi)，确立(li)校準(zhun)體系(xi)研究(jiu)以期确保流量計測(ce)量(liang)數(shu)據的(de)正确率(lü)和(he)可靠性，爲大口徑電(dian)磁流(liu)量計(ji)的量(liang)值溯源提供技(ji)術支撐。
0引言
　　電磁流量計(ji) 是以(yi)法拉第電磁感(gan)應定(ding)律爲依據(ju)的流量測量儀(yi)表。其(qi)以精度高(gao)、可靠性(xing)高、多功(gong)能化(hua)、低能耗等(deng)優點廣(guang)泛(fan)應用于污(wu)水(shui)、化工、自(zi)來水行業(ye)等諸(zhu)多行(hang)業[1]。但受限(xian)于計量過程的連續性，使(shi)用中(zhong)的大口徑(jing)(DN≥400mm)流量計由于(yu)拆卸困(kun)難、不可停(ting)運、經(jing)濟成(cheng)本等原因(yin)，導緻無(wu)法(fa)離線(xian)定期(qi)檢定。因此(ci)，電磁(ci)流量(liang)計在線校準(zhun)體系研(yan)究需進一(yi)步完(wan)善，以(yi)期對(dui)提高(gao)計量(liang)器(qi)具的工(gong)作效(xiao)率(lü)、完善量(liang)值傳遞和(he)溯源體系(xi)、确保計量(liang)數據(ju)的正确可靠等(deng)具(ju)有(you)深遠(yuan)意義。
1電(dian)磁(ci)流量計的前期(qi)安裝(zhuang)、維護(hu)和接(jie)地
(1)電磁流量計的現(xian)場安裝必(bi)須嚴(yan)格按(an)使(shi)用說明(ming)進行，應用(yong)電磁(ci)流量(liang)計測量液(ye)體的電(dian)導(dao)率應(ying)大于(yu)10-5S/cm。首先傳感(gan)器的安裝(zhuang)位置(zhi)必須保證(zheng)被測(ce)液體(ti)完全充滿(man)測量管(guan)，有(you)必要(yao)時進行定期清(qing)洗，如(ru)果(guo)電極被(bei)沉積層覆(fu)蓋或(huo)被沉(chen)積層(ceng)短路(lu),将輸送不(bu)出信(xin)号産生粗大誤(wu)差F。其次電磁流(liu)量計使(shi)用前還(hai)應根據被測液(ye)體的(de)種類(lei)、性能(neng)、溫度和壓力選(xuan)用具(ju)有(you)合适的(de)内襯及(ji)電極的(de)傳感器(qi)。最(zui)後.選(xuan)擇流量(liang)計(ji)量程(cheng)時應(ying)不低(di)于設(she)計的(de)最(zui)大(da)流量(liang)值,正(zheng)常(chang)使用的(de)流量最(zui)好處于(yu)流量(liang)計滿量程(cheng)的30%~80%之間。
(2)爲便于(yu)檢修(xiu),傳感器上(shang)下遊應安裝閥(fa)門并(bing)有旁路,傳(chuan)感器(qi)和轉換器(qi)的安裝處應避(bi)免有較強(qiang)的交直流(liu)磁場或劇(ju)烈的振(zhen)動(dong)。上遊(you)如有(you)彎頭(tou)、三通(tong)、同心異徑(jing)管或(huo)全開(kai)閘閥後,傳(chuan)感器上遊(you)離電極的(de)中心線應(ying)有至少(shao)5倍(bei)管道内直徑的直管(guan)段,如有(you)不(bu)同開(kai)度的(de)閥門,應有(you)10倍管徑的(de)直管(guan)段,如圖1所示，下(xia)遊直管(guan)段爲2~5倍管徑(jing)的直(zhi)管段(duan)即可。此(ci)外爲避(bi)免流(liu)速(su)分(fen)布及(ji)渦旋(xuan)對測量的影響, 流量調節(jie)閥 應(ying)設(she)置在傳(chuan)感器的下遊,當(dang)上遊直管段長(zhang)度不(bu)夠時(shi),在壓(ya)損許可(ke)情況下(xia)可安(an)裝(zhuang)流(liu)動調(diao)整器，安裝後其(qi)直管段(duan)長(zhang)度應(ying)達到(dao)流動(dong)調整器說明書的要(yao)求。

(3)電(dian)磁流(liu)量計(ji)流量(liang)信号(hao)是以被測(ce)導電液體(ti)爲基準電(dian)位的，整(zheng)個(ge)測量管道(dao)内的導電(dian)液體看成電阻爲零的(de)導體，兩(liang)個電極對(dui)導電液體(ti)爲基準電(dian)位的，整(zheng)個(ge)測量(liang)管道(dao)内的導電(dian)液體(ti)看成(cheng)電阻(zu)爲零的導體[7]。當(dang)傳感器(qi)前(qian)後爲(wei)金屬管道，應合(he)理接地，如圖2所(suo)示，如果液(ye)體輸(shu)送管道(dao)爲非金屬管(guan)或(huo)其他絕(jue)緣管(guan)，應在傳感(gan)器和(he)輸液管道(dao)之間裝(zhuang)内(nei)部與(yu)液體接(jie)觸的金(jin)屬接(jie)液(ye)環(huan)(或稱(cheng)接地環(huan))，然後用(yong)導線與傳感器接地(di)端連接接(jie)地[4]，如(ru)圖(tu)3所(suo)示。


2電(dian)磁流量計的在(zai)線校(xiao)準方法
(1)目(mu)前解決(jue)電磁流(liu)量計在線校準(zhun)有兩種主流方(fang)案：一種是(shi)勵磁(ci)線圈檢(jian)查法這(zhe)種方法(fa)又(you)稱爲(wei)電磁(ci)流量計的(de)"幹标"方法(fa)，另一(yi)種是(shi)外夾式超(chao)聲流(liu)量計校準(zhun)法，也(ye)稱"非(fei)接觸(chu)測量(liang)法"。但(dan)"幹标"方法(fa)中由(you)于标(biao)準線圈(quan)是(shi)直接設計(ji)到流量計(ji)表體中(zhong)的(de)，無法(fa)對其(qi)電阻等指(zhi)标的性能(neng)進行定期(qi)溯源，導緻(zhi)無法判斷(duan)一段時間(jian)後(hou)标準線(xian)圈的計(ji)量(liang)特性是否(fou)發生變化(hua)，所以(yi)"幹标"很難(nan)有效(xiao)實現量值(zhi)溯源(yuan)[3]。相比(bi)較"幹标"方法(fa)的檢測(ce)，外夾式超聲流量計(ji)的(de)檢測具(ju)備不(bu)停(ting)流(liu)、不截(jie)管，不(bu)受被測流(liu)體溫度、壓(ya)力、密(mi)度的(de)影(ying)響等現(xian)場校準(zhun)優勢。
(2)外加式超聲流量(liang)計校準(zhun)法現場(chang)校準時檢測人(ren)員應首先檢查(cha)流量(liang)計(ji)轉(zhuan)換器(qi)内置的影(ying)響計(ji)量精(jing)度的關鍵(jian)參數輸入(ru)是否(fou)正确，詢(xun)問工作(zuo)人員(yuan)的日常流(liu)量，并(bing)觀察并計(ji)算流(liu)量計(ji)一段時間(jian)内的(de)平均(jun)流速(su)，根據(ju)标準表在實(shi)驗室标(biao)準裝(zhuang)置比對的大數(shu)據，輸入标(biao)準表與被(bei)檢流(liu)量計(ji)的(de)管徑和(he)流速相(xiang)近(jin)的标(biao)定系(xi)數(shu)，外徑、壁(bi)厚等參數(shu)根據(ju)流量(liang)計在線操(cao)作說明(ming)現場實(shi)測輸入(ru)。計(ji)算示(shi)值誤差時(shi)采用(yong)累積流量(liang)法，分(fen)三次(ci)分别(bie)讀取标準(zhun)表和被檢(jian)表一(yi)定時(shi)間的流量(liang)累積值作(zuo)爲測量标(biao)準表的标(biao)準(zhun)值和被(bei)檢流量計示值(zhi)[6]，每次測(ce)量時間(jian)爲30min，條件許可或(huo)者一(yi)天(tian)間内流(liu)量變化(hua)比(bi)較大(da)的情(qing)況下(xia)可測(ce)量差異(yi)明(ming)顯的(de)三個(ge)流量點。
3電(dian)磁流量計(ji)的在線校(xiao)準(zhun)流(liu)程
(1)校(xiao)準方(fang)法：非接觸(chu)測量(liang)法，即利用(yong) 外加(jia)式超(chao)聲流(liu)量計 夾持在被(bei)測流量計(ji)管道(dao)上，通過(guo)比對兩(liang)台流量(liang)計(ji)的累積流量(liang)誤差确(que)定被檢流量計(ji)的計(ji)量特性[7]。
(2)校(xiao)準項(xiang)目：電(dian)磁流(liu)量計(ji)累積(ji)流量(liang)的示值誤(wu)差。
(3)測(ce)量依(yi)據：JJG1033-2007《電磁流(liu)量計檢定規程(cheng)》。
(4)環境(jing)條件：溫度(du)：(0～45)℃，相對濕度：(40%～90%)RH，外界(jie)磁場(chang)、震動和噪(zao)聲應(ying)小到對标準表和被檢表(biao)的影響可(ke)忽略不計。
(5)工(gong)作介質(zhi)：充滿封閉(bi)管道(dao)的單(dan)相流體。
(6)測(ce)量設(she)備如(ru)表1所(suo)示。

4校(xiao)準體系中(zhong)測量(liang)結果(guo)的處理
4.1校(xiao)準結(jie)果計(ji)算
(1)流(liu)量(liang)點每次測量(liang)的在(zai)線示(shi)值誤(wu)差Eij按(an)式(1)計算

式(shi)(1)中：
Qij--第(di)i流量(liang)點第(di)j次校(xiao)準時的流(liu)量計累積(ji)示值(zhi)；
(Qs)ij--第(di)i流(liu)量點(dian)第j次校(xiao)準(zhun)時的(de)标準表累(lei)積示(shi)值。
取三次測量(liang)的在線(xian)示(shi)值誤(wu)差平(ping)均(jun)值作爲(wei)該流(liu)量點(dian)的在(zai)線示(shi)值誤差Ei。
(2)流(liu)量計(ji)在線系數修正
　　完(wan)成在線(xian)校準(zhun)後(hou)，當(dang)流量(liang)點的(de)在(zai)線示值(zhi)誤差平均(jun)值Ei超(chao)過流量(liang)計(ji)的精(jing)度等級(ji)時(shi)，如流量計(ji)用戶要求(qiu)，可通過計算新(xin)在線(xian)修正系數(shu)而方(fang)便用(yong)戶調(diao)整示值誤(wu)差[7]。
新(xin)修正系(xi)數(shu)按公(gong)式(2)計(ji)算：

式(2)中：K
i--第(di)i校準點新(xin)在線(xian)修正系(xi)數(shu)；
K0--流量(liang)計内(nei)置修(xiu)正系數
Ei--流(liu)量計在線(xian)示值誤(wu)差(cha)；
　　當校(xiao)準流(liu)量(liang)點(dian)數多(duo)于一(yi)個時，流量計各流量點平(ping)均在線修(xiu)正系(xi)數K按(an)公(gong)式(3)計算(suan)：

式(3)中：m-流量點數(shu)。
　　校準後當在線(xian)示值(zhi)誤差(cha)平均(jun)值Ei不(bu)超過流量(liang)計精度等(deng)級時(shi)，則Ki=K0。
(3)重複性(xing)
　　流量(liang)計示(shi)值誤(wu)差的(de)重複性S(Ei)建(jian)議采(cai)用極(ji)差(cha)法(fa)計算(suan)。
1)計算單(dan)個(ge)測量(liang)點示值誤差的(de)平均值：

式(5)中：R是(shi)極差系數(shu)，即R=Emax-Emin
　　C是(shi)極差(cha)系(xi)數(shu)，可查(cha)表得(de)到，極(ji)差系(xi)數表(biao)如表2所示(shi)。

3)取流(liu)量計所有(you)流量點(dian)的重複(fu)性最大(da)值作爲(wei)該台流量(liang)計的(de)重複性S(Ei)。
4)當(dang)以算術平(ping)均值`E作爲(wei)被測量的示值(zhi)誤差(cha)時(shi)，則重複(fu)性引入的标準(zhun)不确(que)定(ding)度。

　　當校(xiao)準結果(guo)的重複(fu)性S(Ei)超(chao)出精度等(deng)級的1/2時(shi)，在(zai)校準(zhun)證書(shu)上應(ying)給出(chu)相關提(ti)示(shi)。
5結論
　　 大口(kou)徑(jing)電磁流(liu)量計在(zai)線(xian)校準(zhun)體系(xi)的(de)構(gou)建主(zhu)要從"安裝是基礎，标準很關鍵(jian)，方法(fa)需(xu)創(chuang)新，數(shu)據是(shi)體現(xian)"等方(fang)面進(jin)行構(gou)思，解決了(le)企業(ye)拆卸(xie)困難、斷流停産、計量(liang)失控等問(wen)題，保證了量值(zhi)溯源(yuan)和測(ce)量數(shu)據的正(zheng)确(que)可靠，因爲(wei)非(fei)接觸測(ce)量方法所(suo)用标(biao)準設備的(de)不同(tong)，文章不(bu)在進行(hang)具體(ti)的不确定(ding)度評定。但作爲(wei)标準(zhun)表的(de)便攜(xie)式超聲(sheng)流(liu)量計(ji)現場(chang)測(ce)量時具(ju)有其局限(xian)性，當懸浮顆粒或者(zhe)氣泡(pao)超過(guo)一定(ding)範圍時或不滿(man)管、前後(hou)直管段(duan)不滿(man)足等(deng)原因(yin)都會産(chan)生粗大誤差(cha)，尤(you)其(qi)當管(guan)道的(de)襯裏(li)或結(jie)垢太厚、襯裏與(yu)管剝(bao)離或(huo)鏽蝕(shi)嚴重時無法正(zheng)确測(ce)量。所(suo)以标(biao)準表(biao)的選擇以(yi)及正(zheng)确(que)測(ce)量管(guan)道内徑是體系(xi)的關(guan)鍵(jian)，因爲當(dang)标準(zhun)設(she)備無法(fa)正确(que)測(ce)量(liang)時也就失(shi)去了現場(chang)校準(zhun)的(de)實(shi)際意(yi)義。

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