摘要:流量(liàng)儀表在有些(xiē)使用場所不(bu)能離線校準(zhǔn)定期檢定✌️,如(ru)大型輸水管(guǎn)不允許停役(yì),爲探知現場(chǎng)使用條件下(xià)流量測量🏒系(xi)統的精度,必(bi)須在現場實(shí)施🔞在線校準(zhǔn)、比對或驗證(zhèng)等三個不同(tóng)層🥵次的運作(zuò)。簡要回顧了(le)當前實行的(de)這些在😍線校(xiao)準和在線比(bi)對,着重闡述(shu)了🛀電磁流量(liang)計和超聲流(liú)量計所采用(yong)的評估驗證(zheng)流量儀表運(yùn)行狀況✍️的方(fang)法。
0引言
　　電磁(cí)流量計 和 超(chāo)聲流量計 的(de)流量量值通(tong)常在制造廠(chang)流量實驗室(shì)的流量标準(zhǔn)✉️裝置上🔞實流(liu)校準,傳遞量(liang)值。然而在現(xiàn)場流動和使(shi)用條件偏離(li)校準🐆時的參(can)比工作條件(jiàn)下,爲探知現(xiàn)場條件也就(jiu)是對測量系(xì)統(包括流量(liang)儀表、前後🈲連(lián)接管、介質流(liú)動狀态等)的(de)測量準确率(lü)⛹🏻‍♀️,或者貿易交(jiao)接計量要求(qiú)短間隔周期(qi)檢定,以及🌈不(bú)容許停役🍓管(guǎn)線離線校🔞準(zhǔn)的場所,需要(yào)在線校準。
　　流(liu)量儀表的在(zai)線校準是在(zài)現場測量條(tiáo)件下将流經(jing)待校準儀表(biǎo)的流體臨時(shí)接入固定式(shi)(或移動式)流(liu)量㊙️标準🍉裝置(zhi)或标準計量(liang)器具進行比(bǐ)較。除在線校(xiao)準最高層次(cì)外,還有在線(xiàn)比對和在線(xiàn)驗證兩個📐層(ceng)次。
　　流量儀表(biǎo)在線比對的(de)工作方法和(he)“校準”相似,隻(zhī)是🔞在某些方(fāng)面🛀🏻達不到“校(xiào)準”規定,要求(qiú)相對低些,如(rú)隻與精度等(děng)級相近的參(cān)比✂️測量計相(xiàng)比。流量儀表(biao)在線驗證是(shi)采用間接檢(jian)查(驗)的方法(fǎ),評估或驗證(zhèng)儀表的流量(liang)測量值等性(xing)能仍保持或(huò)超過原校準(zhǔn)性能的範圍(wéi),爲是否仍可(kě)繼續使用或(huò)需進一步檢(jian)查提供依據(ju)。
1在線校準和(he)在線比對
　　流(liú)量儀表的在(zai)線标準,其校(xiao)準條件(即流(liu)體物性、操作(zuo)條件、安裝和(hé)環境條件)通(tōng)常是在與現(xiàn)場實際使用(yong)條件充分一(yi)✌️緻的情況下(xià)進行的。常用(yong)方法如圖1所(suo)示。

1.1流量标準裝(zhuang)置法
　　本方法(fa)首先在能源(yuan)工業探索實(shí)踐,當前已在(zài)原油✉️和天燃(rán)🔅氣的貿易交(jiāo)接計量中普(pǔ)遍應用,例如(rú)原油交接計(ji)量基本上實(shí)現在現場用(yong)基地式或移(yí)動式标準體(ti)積管校準;天(tiān)然氣交接計(ji)量采用臨界(jiè)流文丘裏噴(pen)嘴(音速噴嘴(zui))在線校準⁉️,實(shí)例請參閱文(wen)獻[1]。
　　流量儀表(biǎo)在線比對所(suǒ)采用的方法(fa),大體上和流(liú)量标準裝置(zhì)法在線校準(zhun)相似,有容器(qi)衡器比對法(fa)、參🔅比流量計(jì)比對☂️法和外(wai)夾裝換能器(qi)超聲流量計(ji)比對法等,文(wén)獻[1]也有扼要(yào)說明。
1.2示蹤法(fǎ)
　　示蹤法在線(xiàn)校準流量儀(yí)表技術在國(guó)際上已相當(dāng)🍉成熟🐅,早在上(shang)🚩世紀70年代就(jiù)頒發了國際(ji)标準ISO2975—(1～7)《封閉管(guan)道中水流量(liàng)測量———示蹤法(fǎ)》和ISO4053—(1、4)《封閉管道(dào)中氣體流量(liang)🏃測量———示蹤法(fa)》,其工作原理(li)有兩類:一是(shì)恒速注入法(fǎ)(也稱稀釋法(fa));二是瞬時注(zhù)入示🔴蹤劑的(de)傳輸時間法(fǎ)。傳輸時間示(shi)蹤法也可使(shǐ)用在明渠流(liú)❓、非滿管流或(huò)💜疑有沉澱物(wù)滿管流的流(liú)量校準。傳輸(shū)法測量🤩滿管(guan)流液體,在良(liang)好條件下有(yǒu)望得到0.5%的測(cè)量精度,測量(liang)氣🔆體爲0.7%。
1.3速度(dù)面積法
　　也是(shì)在線校準的(de)經典方法,亦(yì)有國際标準(zhun)可咨遵循,有(you)ISO3354《封閉管🍓道中(zhong)清潔水流量(liang)測量———在滿道(dao)中和規則流(liu)🚶‍♀️動條件下❓采(cai)用流速計的(de)速度面積法(fa)》和ISO3966《封閉管道(dao)中流體流量(liang)測量———采用皮(pi)🤩托靜壓管的(de)速度-面積法(fa)》。
上世紀60年代(dai)日本就曾在(zài)水電站現場(chǎng)用流速儀13個(gè)測量點,校準(zhǔn)DN1000大管徑電磁(ci)流量計。日本(ben)當時還沒有(you)具備符合🚩要(yao)求的大型水(shuǐ)🔱流量标準裝(zhuang)置。
　　泵站曾按(an)ISO标準規定位(wei)置布置26台流(liu)速計,測量大(dà)型水泵3.5m×1.5m矩形(xing)出💞水流道平(píng)均流速,以校(xiao)準用差壓法(fa)測量泵進水(shui)道差壓的🔞流(liú)出系數,測量(liang)流速在1.2～1.3m/s之間(jian)。期☎️間還用食(shi)鹽濃度法校(xiào)準流速計面(mian)積法,在實驗(yàn)過程中再用(yòng)食鹽濃度法(fa)複核流速計(ji)面積法的數(shu)據[3]。量值傳遞(dì)流程如圖2所(suo)示。

2在線驗證(zhèng)
　　當在線校準(zhun)和比對兩種(zhǒng)方法都不能(néng)實施時,隻能(neng)⛷️退而采用在(zai)線驗證,其方(fang)法大體上有(yǒu):物料平衡法(fǎ)、熱量平衡🔴法(fǎ)、設備能力估(gu)🏃算法和其他(ta)參量評估法(fa)♋等。
2.1物料平衡(heng)法
　　利用測量(liang)系統中流入(ru)系統各流量(liàng)計所測流量(liàng)值的🔞總和與(yu)🏃流出系統各(ge)流量計測量(liang)值的總和相(xiàng)等,或其差值(zhi)在合理範🛀圍(wei)内。例如應用(yong)于工程交工(gong)驗收時驗證(zhèng)相關流量計(ji)測量結果,水(shuǐ)廠出水總管(guǎn)流量和各輸(shu)送分管總和(hé)之間的驗證(zhèng)。
2.2熱量平衡法(fǎ)
　　将與被測流(liú)量相關聯的(de)數據代入熱(rè)量平衡方程(chéng)🏃‍♂️式,計算🎯出流(liu)量理論值,以(yǐ)驗證流量測(ce)量值。例如鍋(guo)爐除🈚氧器蒸(zhēng)汽消耗量以(yǐ)進水流量和(he)水升高溫度(dù),以熱量‼️平衡(heng)計😘算驗之[6]。
2.3設(shè)備能力估算(suàn)法
　　根據相關(guān)設備能力估(gū)算流量的一(yī)種方法。例如(ru)供水企業🆚測(ce)🌏量輸水泵揚(yáng)程,按泵的揚(yang)程-流量(h-q)特征(zhēng)估算輸水量(liang)😄。
2.4其他參量評(píng)估法
　　檢驗流(liú)量計流量信(xin)号以外其他(ta)流量測量要(yao)素的🧡參量,是(shi)否仍保持在(zài)原校準流量(liang)時的允許範(fan)圍内,評估驗(yan)證所測流量(liang)的正确率。如(rú)下文兩節所(suǒ)述檢驗電磁(cí)流量計的磁(ci)場強度和測(ce)量超💃聲流量(liàng)計的聲速。
3電(diàn)磁流量計在(zài)線驗證
　　電磁(ci)流量計是根(gēn)據法拉第電(dian)磁感應定律(lǜ)測量導電流(liu)體流量的儀(yi)表,感應電動(dòng)勢E即流量信(xìn)号正比于磁(ci)🈲感應🌍強度B和(hé)被測平均流(liú)速V,
即E=KBDV(1)
式中:K爲(wei)系數;D爲測量(liàng)管内徑,均爲(wèi)常值。
　　若能證(zhèng)明測量要素(su)B仍保持在原(yuán)校準流量時(shí)的允差範❤️圍(wéi)内🔆,且證明沒(méi)有影響流量(liàng)信号的其他(tā)不利因素😍(如(rú)信号回路絕(jué)緣電阻下降(jiang)),就可确認所(suo)測流量值仍(reng)保持原有性(xìng)能⛷️的值。爲證(zheng)明B維持原值(zhi),應檢驗勵磁(cí)線圈電阻/絕(jue)緣以及勵磁(cí)電流,評估B;檢(jian)查電極信号(hào)電路絕緣良(liang)好,證明流量(liang)信号沒有被(bei)分流☔;測量電(dian)極接液🈲電阻(zu),評估電極表(biǎo)面狀況是否(fou)妨礙👄正常測(ce)量;檢查測量(liang)各部件絕緣(yuan)電阻以判斷(duàn)零部🔴件劣化(huà)程度;再以模(mo)拟信号器及(ji)其他🏃‍♂️通用儀(yí)器檢查轉換(huan)器🌍完好性。這(zhè)些檢查項目(mu)如表1所示,文(wén)獻[7]有詳細的(de)論述。

4超聲流(liú)量計的在線(xiàn)驗證
　　超聲流(liú)量計是利用(yong)向流動的流(liú)體發射超聲(shēng)波,傳播☀️時承(chéng)載上流體流(liú)速的信息,予(yǔ)以接收并檢(jian)測流🤟體流速(su)的🔱儀表。應用(yong)于石油和天(tiān)然氣業儲運(yun)交接的超聲(shēng)流量計是以(yǐ)超聲波在🤩流(liú)體内順逆兩(liang)個方向傳播(bo),利用傳播速(su)度差與流體(tǐ)流速之間的(de)關系😄,求取流(liu)體流量。如何(hé)在線🐉判定運(yun)行中超聲流(liú)量計❤️的測量(liang)正确率,在天(tian)然氣應用中(zhōng)人們利用實(shí)測聲速這一(yi)參量與從測(ce)量氣🔴體或成(cheng)分計算所得(de)聲速(即從超(chāo)聲流量計外(wài)🌈獲得的參比(bǐ)量)進行比較(jiào),驗證超聲流(liu)量計;在海上(shang)FPSO(floatingproductionstorageandoffloading)平💔台上利用(yong)兩台串接超(chao)聲流量計,分(fèn)析所測流🐅量(liang)和聲速的統(tong)計數據🔴,判析(xi)儀表的運行(hang)狀況。
4.1計算聲(sheng)速和實測聲(shēng)速比較、驗證(zheng)[8]
　　自1998年美國燃(ran)氣協會提出(chu)AGA第9号報告《多(duō)聲道超聲流(liú)量計測量🙇‍♀️燃(ran)氣》以來,多聲(sheng)道超聲流量(liang)計應用于天(tian)然氣🐅交接🏃🏻計(jì)量日益增加(jia)。交接計量要(yào)求經常檢查(cha)測量正确率(lǜ)。
　　Daniel多聲道超聲(sheng)流量計的用(yong)戶超聲接口(kǒu)CUI(customerultrasonicinterface)軟件對儀表(biao)作☀️内部診斷(duan)🈲,保證運行良(liang)好。然而這些(xiē)檢查診斷還(hai)沒有🚶‍♀️與外✨界(jiè)任何一個參(can)比量比較;還(hái)不能判斷是(shì)否測量準确(que),還需要一個(gè)外界⭐參比量(liàng)。超聲在流體(tǐ)中傳播時間(jian)是儀表求取(qu)流速的原始(shǐ)測量,傳播時(shí)間和儀表輸(shū)出以及所測(ce)🌈聲速也不準(zhun)🙇‍♀️确,因此周期(qī)性地用外界(jie)獨立的參比(bi)聲速與超聲(shēng)流量聲速比(bi)較,以檢驗超(chāo)聲流量計性(xìng)能。
　　這一參比(bǐ)聲速是以氣(qì)相色譜儀所(suǒ)測天然氣成(chéng)分和♻️實時壓(ya)力🔴/溫度按AGA第(dì)10号報告《天然(ran)氣和其他相(xiàng)關氣相烴的(de)聲速🤟》經流量(liàng)計算機計算(suan)獲得,與超聲(sheng)測量計所測(ce)聲速連續地(dì)比較。
　　圖3所示(shì)是由流量計(ji)算機分别計(jì)算每隔10min實測(cè)聲速和計算(suan)聲速平均值(zhi)的記錄例。若(ruò)兩者偏差超(chāo)過設定值将(jiang)發出信☂️号,以(yǐ)引起♍注視。

4.2分析統(tǒng)計數據
　　巴西(xi)IPT技術研究所(suǒ)發表文章,報(bào)道分析串接(jie)在FPSO平台上兩(liǎng)台🎯相同型号(hào)DN600五聲道超聲(sheng)流量計發送(sòng)石油的流量(liàng)和聲速統☎️計(jì)數據,以驗證(zhèng)交接計量的(de)運行狀況[9]。
　　兩(liang)台儀表中一(yī)台日常貿易(yì)交接計量儀(yi)表由另一台(tái)參比表(mastermeter)核查(chá)和校驗。圖4所(suǒ)示是貿易計(jì)量儀表流量(liàng)在4000～5500m3/h時的校驗(yàn)‼️記錄,變化在(zai)原校準儀表(biǎo)系數的±0.180%範圍(wéi)内,最大變化(hua)爲0.090%,标準偏差(cha)爲0.045%。

用(yòng)兩台相同型(xing)号超聲流量(liang)計核查校驗(yan),結果顯示儀(yi)表系數在1.000附(fù)近變化很小(xiǎo),可解釋爲兩(liǎng)種可能性:
①計(jì)量儀表和參(cān)比表兩者均(jun1)沒有漂移,這(zhe)是大多數的(de)可😍能事♍件;
②計(ji)量儀表和參(cān)比表以相同(tong)方式和相同(tong)方向漂移,這(zhe)在🔆測量系統(tong)短時工作儀(yí)表系數變化(hua)0.090%的條件下,是(shi)小概率事件(jiàn),或視爲不可(kě)能事件。
　　再從(cong)計量儀表與(yǔ)參比表五個(ge)聲道的各聲(shēng)道間,求取聲(shēng)速比值考察(chá)儀表的穩定(dìng)性,表2摘錄流(liú)量在5500m3/h時👈的聲(sheng)速比,五個聲(sheng)道💚兩儀🏃🏻‍♂️表聲(shēng)速比變化最(zui)大爲0.006%。
　　從上述(shù)統計數據分(fèn)析說明,在2025年(nián)12月15日到2025年12月(yuè)15日期🏃🏻間兩台(tái)儀💋表運行是(shì)十分穩定的(de),重複性和再(zai)現性也沒有(you)明顯變化。

4.3國(guo)家檢定規程(chéng)中的規定
　　我(wo)國正在制訂(ding)《超聲流量計(ji)檢定規程》的(de)“附錄D超聲流(liu)量計的使用(yong)中檢測”也規(gui)定用聲速複(fu)核和驗證🚶‍♀️在(zai)線使用中的(de)儀表,規定每(měi)次實驗流量(liàng)點每條聲道(dao)的計算值與(yu)前一次計算(suan)一緻,偏差不(bu)得大于3%。
5結束(shu)語
　　流量儀表(biǎo)可以行之有(you)效地實行在(zai)線校準比對(duì),電磁流量計(ji)和超聲流量(liang)計的實踐說(shuō)明,流量儀表(biǎo)還🥵可以通過(guò)檢查流量信(xìn)号以外的相(xiang)關參量,評估(gu)或驗證在檢(jian)定周🔴期間的(de)運行狀況,或(huo)據此延長儀(yí)表的檢定周(zhōu)期。國外已📞有(you)若幹企業專(zhuān)業爲客戶在(zài)線校準或驗(yàn)證流量儀表(biǎo);國内也有若(ruò)幹單位正在(zai)開展這類業(yè)務,我們相信(xin)此業務今後(hou)将會得到更(gèng)好的發展。

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