摘(zhāi)要： 大口徑(jìng)電磁流量(liang)計 使用中(zhōng)很難送往(wǎng)實驗室檢(jiǎn)定,現在通(tōng)常采取的(de)是使💘用同(tong)級别超聲(shēng)波流量計(jì)進行現場(chang)校準。而受(shòu)限于現場(chang)環境、安裝(zhuāng)位置等因(yin)素對兩種(zhǒng)流量計測(ce)量結果的(de)影響，校準(zhǔn)結果往往(wang)需要根據(ju)校準實際(jì)情況進行(hang)符合性研(yan)究,使校準(zhun)工♍作變得(de)有意義。
0引(yin)言
　　随着政(zheng)府及社會(hui)對于水資(zī)源重視程(cheng)度的提高(gāo),供水🌂企業(yè)本身🐅對于(yú)供水環節(jiē)經濟核算(suàn)的要求,使(shǐ)得🌏大口徑(jing)的流量計(ji)需求日益(yi)增加。與此(ci)同時，污水(shui)處理量的(de)增長也使(shi)得許多污(wū)水處理廠(chang)紛紛選擇(ze)使用大口(kou)徑流量計(ji)作爲計量(liàng)端口。污水(shuǐ)電磁流量(liang)計 因其無(wu)壓力損失(shi)且不受管(guǎn)道内流體(ti)密度、黏度(du)、溫度等因(yīn)素的影響(xiang),成爲污水(shui)處理企業(yè)的首選。
　　大(da)口徑電磁(ci)流量計的(de)在線使用(yòng)數量十分(fèn)龐大,精度(du)等級-般爲(wèi)0.5級或1.0級。對(duì)于 電磁流(liu)量計 ,國家(jia)有《JJG1033--2007電磁流(liu)量計》檢定(dìng)規程,規程(chéng)規定需将(jiang)被檢電👣磁(cí)流🤩量計安(an)裝在液體(ti)流量标準(zhun)裝置上進(jìn)行檢定。這(zhè)就要求使(shǐ)用企業先(xian)停止處理(lǐ)污水,然後(hou)将流量計(jì)從🐪管道上(shang)🐅拆卸下來(lai),送到法定(ding)計量機構(gòu)進行檢定(ding)。這在實際(jì)狀況下是(shi)極其☁️困難(nan)的,時間和(hé)經濟㊙️上都(dou)不允許。因(yin)此,大部分(fèn)企業隻能(neng)選🔞擇在線(xian)校準♉模式(shì)對流量計(jì)進行誤差(chà)驗證。
　　由于(yu)現場管道(dao)的封閉性(xìng),使用嵌人(ren)式或插人(rén)式的标準(zhǔn)器進行校(xiao)準是不可(kě)行的,而外(wai)夾式的 液(ye)體超聲波(bō)流量計 精(jing)度往往劣(liè)于被校電(diàn)磁流量計(jì)。綜合以上(shàng)因素,目前(qián)🈲國内對大(dà)口徑電磁(cí)流量計現(xian)場校準通(tong)常采用相(xiàng)同精度等(deng)級的外夾(jiá)式超聲波(bo)流量計作(zuo)爲标準器(qi)進行🔞比較(jiao),即讓超聲(sheng)波流量計(ji)與被校準(zhǔn)電磁流量(liang)計串聯在(zài)現場管道(dao)中,同步讀(dú)取兩者的(de)示值。
　　檢測(ce)人員在出(chu)具校準證(zhèng)書時給出(chu)兩種流量(liang)計的♈示值(zhi)并評定測(cè)量結果的(de)不确定度(du)。現在出現(xian)了一個普(pǔ)遍性的問(wèn)題:校準的(de)示值誤差(cha)經常大大(da)超過被校(xiào)流量計的(de)最大允許(xǔ)誤差,且不(bú)确定度分(fen)析不夠全(quán)面。原因在(zai)于一🧑🏽‍🤝‍🧑🏻方面(mian)标準器的(de)精度等級(ji)與被♌校流(liu)量計平級(ji),示值誤差(cha)期望本身(shen)就比較大(dà);另一方面(miàn),流量計本(ben)身之外的(de)因素對測(cè)量結果也(ye)有比較大(da)的影👅響,如(ru)環境條件(jiàn)、介質、安裝(zhuāng)位置等。
　　很(hen)多用戶購(gou)買流量計(ji)後,把流量(liàng)計的精度(dù)誤認爲🔞整(zheng)🐪個流量體(ti)系的精度(du)。校準的數(shù)據偏離就(jiu)讓許多用(yong)戶産生疑(yi)問甚至糾(jiū)紛,這就導(dǎo)緻了校準(zhun)數據常常(cháng)讓使用方(fāng)無法判斷(duàn)示值誤差(chà)是否準确(què),也無法精(jīng)确修正誤(wu)差,更不能(neng)實現溯源(yuán)性,校準就(jiù)失去了意(yì)義。
　　國家目(mu)前沒有電(dian)磁流量計(jì)的校準規(guī)範,所以檢(jian)測🤟人員在(zài)🤟校🏃🏻準電磁(cí)流量計時(shí)往往參照(zhào)電磁流量(liàng)計檢定規(gui)程。問題在(zai)于🧑🏽‍🤝‍🧑🏻,檢定🏃‍♀️電(dian)磁流量計(jì)時是在實(shi)驗室環境(jìng)下進行,然(rán)而現場校(xiao)準時的管(guǎn)道、安裝距(ju)離☎️等條件(jiàn)并非如實(shí)驗室裏那(na)樣理想,按(an)照檢定規(guī)程🏃🏻的方法(fǎ)校準🤞電磁(ci)流量計,得(dé)到的測量(liàng)結果是否(fǒu)有📧效?所以(yǐ)檢測人員(yuán)往往隻能(neng)給出現場(chǎng)環境下的(de)校準結果(guǒ),而無法對(duì)🏃‍♀️校準的符(fu)合性進行(hang)判斷。
1.電磁(ci)流量計現(xian)場校準符(fu)合性研究(jiu)的必.要性(xing)
　　根據《JJF1094-2002測量(liàng)儀器特性(xìng)評定》要求(qiú),對測量儀(yí)器特性進(jìn)行符合性(xing)♍評✊定時,若(ruo)評定示.值(zhí)誤差的不(bu)确定度U95與(yǔ)被校🔆測量(liàng)儀器最大(da)允許誤差(cha)的絕對值(zhí)MPEV滿足關系(xi)U95≤1/3MPEV時,可不3'考(kǎo)慮示值誤(wu)差評定的(de)測量不确(que)定度的影(ying)響，是否合(he)格的判定(ding)依據如表(biao)1所示。



　　MPEV參照(zhao)說明書或(huo)出廠檢定(dìng),是已知的(de)值,而示值(zhi)誤差🏒一🔴旦(dàn)校準完成(chéng)也可以确(que)定,因此U95的(de)評估至關(guan)重要。目前(qian)而言,校準(zhun)結果的不(bú)👄确定度評(ping)估往往僅(jǐn)考慮實驗(yàn)室環境下(xià)，隻對測量(liang)結果📧的重(zhòng)複性、标準(zhǔn)器示👄值誤(wu)差帶來的(de)不确🌏定度(dù)進行評定(ding),忽略了現(xiàn)場環境下(xià)電磁流量(liang)計安裝在(zài)較差狀态(tài)的🔴管道或(huo)現場🍉安裝(zhuang)條件達不(bú)到要求時(shi),其它各種(zhong)因素帶來(lai)的不确定(dìng)度影響。
　　對(duì)現場檢測(cè)結果如何(hé)進行評估(gu)?是一直困(kun)擾着檢測(cè)技術人✍️員(yuán)🐆的難題。這(zhè)裏提出研(yan)究其符合(hé)性,可以✔️判(pan)斷測量結(jie)果是否在(zài)可控範圍(wei)内，校準是(shi)否有效。進(jìn)行符合性(xing)評定的同(tong)時,能幫助(zhù)用戶理解(jie)校準結果(guo)消除疑慮(lǜ),亦可有效(xiào)分析出問(wèn)題所在,使(shi)得使用方(fāng)更容易對(dui)症下藥進(jin)行整改。
2流(liu)量計原理(lǐ)
2.1電磁流量(liàng)計
　　電磁流(liu)量計是應(yīng)用法拉第(dì)電磁感應(yīng)原理,根據(jù):導🏃‍♂️電🈲流體(ti)通過外加(jiā)磁場時感(gan)生的電動(dòng)勢來測量(liang)導電流💋體(tǐ)流量的一(yī)種儀器♻️。體(ti)積流量q.與(yu)産生的電(dian)動勢成正(zheng)比,檢測電(dian)動勢信号(hào)即可求出(chu)對應流量(liang)值。
2.2超聲波(bō)流計
　　超聲(shēng)波流量計(jì) 現場校準(zhun)一般使用(yòng)外夾式時(shi)差法超聲(shēng)波流量計(ji)。在規定位(wèi)置安裝兩(liang)個超聲波(bō)換能器相(xiàng)互發射超(chāo)聲波信号(hao),使聲🔆波在(zai)流體中傳(chuán)播,順流方(fāng)向聲波傳(chuán)㊙️播速度會(huì)增大,逆流(liu)方向則減(jian)小。同一🐇傳(chuan)播距離就(jiù)有不同的(de)傳播時間(jian),利用傳播(bo)速度之差(chà)與被測流(liú)體流速之(zhi)關系求取(qǔ)流速，再根(gen)據流體❤️截(jié)面積計算(suan)出體積流(liú)量。
3符合性(xing)評定來源(yuan)和影響因(yīn)素
　　雖然标(biāo)準器與被(bèi)檢儀表在(zai)同一個管(guan)道中，介質(zhi)的物理性(xìng)質、環境條(tiáo)件和安裝(zhuang)位置基本(běn)相同,但同(tong)樣的因素(sù)對不同種(zhǒng)類的流🏃‍♂️量(liang)計影響卻(que)不一樣。這(zhè)就🐕決定了(le)兩個精度(dù)相近的流(liú)量計在相(xiang)同條件下(xià)測量結果(guǒ)可能相差(chà)很大，這些(xiē)會導緻校(xiào)準結果偏(piān)移🔴的因素(sù)就是符合(hé)性評定的(de)來源。
3.1必須(xu)符合的因(yīn)素
3.1.1是否滿(mǎn)管的影響(xiang)
　　電磁流量(liàng)計和超聲(shēng)波流量計(jì)都屬于速(sù)度式流量(liang)計,測量得(dé)🛀🏻到的是管(guan)道内的平(ping)均流速,再(zai)根據管道(dao)截面積計(ji)算出流量(liàng)值。然而當(dang)管道内流(liú)體不是滿(man)管狀态時(shi),實際流體(ti)截面積小(xiǎo)于滿管時(shi)的流體截(jié)面積,測量(liàng)的結果就(jiù)會偏離很(hěn)大。所以測(ce)㊙️量前一定(dìng)要确認流(liu)體是否處(chù)于滿管流(liu)動狀态,對(duì)于非滿管(guan)🚩的管道,無(wu)法🔱進行有(yǒu)效的校準(zhun)測量。
3.1.2安裝(zhuang)位置的影(ying)響
　　在流量(liang)計安裝位(wei)置的下遊(you)應有一定(dìng)的背壓,才(cai)能确✂️保流(liú)體充滿管(guǎn)道。一般的(de)安裝位置(zhì)有四種:高(gao)位🏃‍♀️水平安(ān)裝、低位水(shuǐ)平安裝、垂(chuí)直向下安(an)裝和垂直(zhí)向上安裝(zhuāng)🐉。如圖1所💰示(shì),其中高位(wèi)水平安裝(zhuang)和垂直向(xiàng)下🈲安裝極(jí)容易導緻(zhì)流體非滿(mǎn)管⭐的情況(kuàng),隻🧡允許垂(chui)直向上安(an)裝和低位(wèi)水平安裝(zhuāng)。

3.2需要附加(jia)進行評定(ding)的因素
3.2.1前(qian)後直管段(duan)的影響
　　流(liu)量計保證(zheng)儀表安裝(zhuāng)前後有一(yi)定長度的(de)直管段,以(yǐ)确保流體(ti)到達被檢(jiǎn)儀表時管(guan)道截面流(liu)速軸對稱(cheng)分💘布。對于(yú)電🙇‍♀️磁流量(liàng)計,當流體(tǐ)流速分布(bù)不均勻時(shi),每個流動(dong)質點相對(duì)于電極幾(ji)何位置的(de)不同,對電(dian)極所産生(sheng)的感應電(diàn)動勢的大(dà)小也不同(tóng),測量結⭐果(guo)就會有偏(piān)差。
　　超聲波(bo)流量計對(dui)直管段要(yào)求相比于(yú)電磁流量(liàng)計更加苛(kē)☀️刻⭕,當流體(ti)不穩定時(shí),對聲波傳(chuán)播速度和(he)方向影響(xiang)很大。在🚶‍♀️前(qian)後直管段(duan)相同的情(qing)況下，兩種(zhǒng)流量計的(de)測量誤差(cha)也不一樣(yàng)。
3.2.2介質的影(yǐng)響
　　當介質(zhi)爲含有雜(zá)質的污水(shui)時,會有化(huà)學、生物、物(wu)理污✊染物(wù)☔的影響。對(dui)于電磁流(liú)量計,-些沉(chen)澱物會附(fù)着👌在電磁(ci)流量計電(diàn)極表面,常(cháng)常引起零(ling)點變動,故(gù)必須确認(rèn)是否周期(qī)性清理,未(wei)定期清理(li)的電磁流(liú)量🌈計會帶(dai)有附加誤(wu)差。
　　污水流(liú)動過程中(zhong)比淨水更(geng)容易産生(shēng)氣泡，污水(shuǐ)中的固體(tǐ)顆🌐粒、生物(wu)因子、氣泡(pào)會嚴重阻(zǔ)礙超聲波(bo)的傳播🐅和(hé)信号接收(shou),對🈲超聲波(bō)流量計的(de)測量精度(du)影響是非(fei)常嚴重的(de)。
3.2.3漸擴管和(he)漸縮管的(de)影響
　　當管(guan)道設計與(yǔ)電磁流量(liang)計口徑選(xuan)型不符時(shi),常常使用(yòng)🤩漸變管進(jìn)行變徑。根(gēn)據試驗研(yan)究,角度小(xiǎo)于15°、直管段(duàn)距離大于(yú)5D(D爲管道直(zhi)⛷️徑)的漸擴(kuo)管和漸縮(suo)管對流體(ti)狀♋态幾乎(hū)沒有影響(xiang);而角度大(da)于🐕15或直管(guan)段距離小(xiǎo)于5D時,應當(dang)考慮漸擴(kuo)管和漸縮(suo)管對測量(liang)結果📐的影(ying)響。
3.2.4管道狀(zhuàng)态的影響(xiang)
　　管道的缺(que)陷一般包(bāo)括:管道外(wài)部起鏽或(huo)附着污泥(ni),導緻♈外🌐徑(jìng)測量偏大(da);管道類型(xíng)爲卷鋼,有(you)焊接痕迹(ji)突起,導緻(zhì)外徑測量(liang)偏大;管道(dào)老化内部(bu)有鏽層，導(dao)緻内徑🤟實(shí)際值偏小(xiǎo)，流量随之(zhī)偏小。
　　電磁(ci)流量計與(yu)超聲波流(liú)量計流量(liang)計算原理(li)同爲‼️流體(tǐ)👌平均流速(su)乘以流體(ti)截面積，因(yīn)此内徑偏(pian)差導緻的(de)流體截面(mian)積誤差會(hui)對兩種流(liu)量計造成(cheng)影響。超聲(shēng)波流量計(jì)♉安裝時🥰需(xu)要測⛹🏻‍♀️量管(guan)道外徑,壁(bì)厚的測量(liang)隻在打磨(mo)處進行,因(yin)爲内🔅徑=外(wài)徑-壁厚,此(ci)時要考慮(lü)外徑測量(liàng)偏大的影(yǐng)響。
3.2.5超聲波(bo)流量計換(huan)能器安裝(zhuāng)距離的影(yǐng)響
　　參考文(wén)獻中的試(shi)驗結果,超(chāo)聲波流量(liang)計換能器(qi)安裝距離(lí)的🏃‍♀️偏差也(yě)會導緻測(cè)量結果有(yǒu)誤差。當傳(chuan)感器之間(jiān)的安裝距(jù)離🌈的相對(duì)誤差爲4.7%時(shí),流量相對(duì)誤🌈差爲10.7%;管(guǎn)🆚道内徑相(xiang)對誤❄️差爲(wèi)-3.3%時,流量相(xiàng)對誤差爲(wèi)-5.5%。因此安裝(zhuāng)距離對于(yú)超聲波流(liú)量計的影(yǐng)響☔是非常(cháng)大的。須根(gēn)據有無換(huàn)能器安❄️裝(zhuang)标尺,現場(chang)操作等因(yīn)素評估誤(wu)差。
3.2.6其它因(yin)素影響
　　測(cè)量過程中(zhōng)還有其它(tā)因素會導(dǎo)緻測量結(jié)果的失準(zhǔn),如:電💁磁🐕流(liu)量計周圍(wei)磁場影響(xiǎng)、電磁流量(liàng)計遠傳線(xian)路過長對(dui)信号影響(xiang)、噪音對超(chao)聲波流量(liàng)計的聲波(bō)影響⭕、流量(liàng)計♻️離泵過(guo)近(小于30D距(ju)離)帶來的(de)流場不均(jun1)勻的影響(xiǎng)等。這些都(dōu)是無法現(xiàn)場量化的(de)誤差來🈚源(yuán),應盡量避(bi)免，消除産(chan)生誤差的(de)可能性。
4評(píng)估與計算(suàn)
　　用戶關心(xin)的是現場(chǎng)環境下流(liú)量的測量(liang)是否準确(que)。由于☀️缺🚶‍♀️乏(fá)專業性,用(yòng)戶會認爲(wei)校準結果(guǒ)中的示值(zhí)誤差就應(yīng)✨該代👨‍❤️‍👨表流(liú)👅量測🈲量時(shí)流量計的(de)準确性,經(jing)常對證書(shu)給出的不(bú)确定度置(zhi)之不理。
　　除(chú)了前文提(tí)到的測量(liàng)結果的重(zhong)複性、标準(zhǔn)器示值誤(wù)差🐇引起的(de)不确定度(du)u1、u2,引入各種(zhong)幹擾因子(zǐ)的不确定(ding)度分量😄應(ying)附加到校(xiào)準💚結果中(zhong),根據需要(yào)附加進行(hang)評定的因(yin)素,有u3、u4、u5、u6等。得(dé)到:

5結論
　　最(zuì)後評估的(de)U95根據現場(chang)環境與測(ce)量過程一(yī)般在1.0%~4.0%之間(jian)。當|0|≤MPEV+Uqs時,校💁準(zhun)符合性判(pàn)斷不合格(gé);當MPEV-U95≤|O|≤MPEV+U95時,根據(jù)《JJF1094--2002測量儀🈲器(qì)特🌈性評定(dìng)》定義,校準(zhǔn)符🌈合性結(jie)果屬于待(dài)定。即可以(yǐ)通過☔采用(yong)精👉度更高(gao)的測量📧标(biāo)準、改✔️善環(huan)境條件、增(zēng)加測量次(cì)數和改變(biàn)測量方法(fa)等措施,以(yǐ)降低測量(liang)不确定度(du)💜評定。然而(er)限制于校(xiao)準方法的(de)困乏、标準(zhun)器精度的(de)局限、現場(chǎng)環境的客(ke)觀存在,不(bu)确定度的(de)評定始😄終(zhong)無法達到(dao)U95≤1/3MPEV的程度,測(ce)量誤差也(ye)基本不可(ke)能滿足|Δ|≤MPEV-U95,那(na)麽對電磁(cí)流量計的(de)校準符合(he)性研究結(jié)果隻能📞停(tíng)留在待定(dìng)與不合格(gé)之間。

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