摘要:分體(tǐ)式标準孔闆流(liu)量計 在流量計(ji)量領域應用廣(guǎng)泛,幾何檢測法(fǎ)主要針對差壓(ya)式流量計 中标(biao)準孔闆本身的(de)幾何參數;系數(shù)檢測法主要的(de)測定。分體式标(biāo)準孔闆流量計(jì)由一次裝置和(hé)二次裝置以相(xiang)互獨立的形式(shi)組成，故現行的(de)三種檢測方法(fǎ)均不能完全适(shi)用于分體式标(biāo)準孔闆流量計(jì)的檢定或校準(zhun)。在日常工作實(shí)踐與分體式标(biao)準孔闆流量計(ji)的特點基礎上(shang),進行了适用于(yú)分體式标準孔(kǒng)闆流量計的校(xiao)準方法，形成以(yi)單項校準與成(cheng)套校準相結合(hé)校準方法，該校(xiào)準方法更符合(he)分體式标準孔(kong)闆流量計的使(shi)用與結構特點(diǎn),保障分體式标(biao)準孔闆流量計(jì)的準确溯源。
0引(yǐn)言
　　分體式标準(zhun)孔闆流量計由(yóu)一次裝置和二(er)次裝置兩部分(fèn)組成,其中一次(ci)裝置由标準孔(kǒng)闆、取壓裝置和(he)前後測量管以(yi)相互獨立的形(xíng)式組成，二次裝(zhuang)置由 差壓變送(sòng)器 、 壓力變送器(qì) 、溫度傳感器(或(huo) 溫度變送器 )和(hé)流量積算單元(yuan)以相互獨立的(de)形式組成。其測(ce).量原理爲:以标(biāo)準孔闆安裝在(zai)充滿流體的管(guan)線中爲依據,裝(zhuang)入标準孔闆後(hou)，流體流過孔闆(pǎn)，在孔闆的上遊(you)側和下遊側之(zhi)間産生一個靜(jing)壓差，利用該壓(yā)差與流量的關(guān)系，可以确定管(guǎn)道流體的流量(liang)(質量流量或體(ti)積流量)。分體式(shi)标準孔闆流量(liang)計以其優越的(de)計量性能，在能(neng)源、化工等領域(yu)得到了廣泛的(de)應用，其組成如(rú)圖1所示。
 
　　分體式标準孔(kǒng)闆流量計結構(gòu)簡單、牢固、性能(neng)穩定可靠、使用(yong)期限長、價格低(di)廉，應用範圍特(te)别廣泛，在封閉(bi)管道的流量測(cè)量中适用于各(ge)種場景。如,在流(liú)體方面:适用于(yu)單相、多相、潔淨(jìng)、髒污或粘性流(liu)體等;工作狀态(tài)方面:适用于常(chang)壓、高壓、真空、常(cháng)溫、高溫、低溫等(deng)工況環境等;管(guǎn)徑方面:适用于(yu)從幾mm到幾m的管(guan)道;流動條件方(fāng)面:适用于亞音(yin)速、音速、脈動流(liu)等流體流動狀(zhuàng)态。其在各工業(ye)測量現場的用(yòng)量約占流量計(jì)總用量的1/4~1/3。
　　分體(ti)式标準孔闆流(liú)量計如此大的(de)應用體量,使其(qi)校準的需求量(liàng)非常巨大，其檢(jiǎn)測數據的要求(qiu)越來越高。目前(qián)國内對分體式(shì)标準孔闆流量(liang)計的檢定或校(xiào)準工作一“直參(can)考JJG640-2016《差壓式流量(liàng)計》開展,其提供(gòng)的三種檢測方(fang)法,即幾何檢測(ce)法、系數檢測法(fa)和示值誤差檢(jian)測法，其針對的(de)測量對象各自(zì)不同:幾何檢測(ce)法主要針對差(cha)壓式流量計中(zhōng)标準孔闆本身(shēn)的幾何參數;系(xi)數檢測法主要(yao)針對差壓式流(liu)量計的節流裝(zhuāng)置,即前述的一(yī).次裝置;示值誤(wu)差檢測法主要(yao)針對一體式差(cha)壓流量計進行(háng)流量計示值誤(wù)差的測定。
　　而分(fen)體式标準孔闆(pan)流量計由一次(cì)裝置(由标準孔(kong)闆、取壓裝置和(hé)前後測量管組(zu)成)和二次裝置(zhi)以相互獨立的(de)形式組成，與JJG640規(guī)程所述三種檢(jian)測方法适用對(duì)象并不完全相(xiang)符，故該文針對(duì)分體式标準孔(kong)闆流量計的結(jié)構特點，探究了(le)适用于分體式(shì)标準孔闆流量(liang)計的校準方法(fa)，該方法将不僅(jǐn)關注分體式标(biao)準孔闆流量計(jì)各組成部分的(de)檢定校準，還關(guān).注各部分組成(cheng)整套流量計後(hou)的整體校準，更(gèng)符合分體式流(liu)量計的結構特(te)點和校準操作(zuo)。
1校準準備工作(zuò)
　　在分體式标準(zhun)孔闆流量計的(de)校準方法探究(jiu)中，結合工作現(xian)場的實際情況(kuàng)，分體式标準孔(kǒng)闆流量計的校(xiào)準工作分三步(bù)進行。第一步,标(biao)準孔闆檢定/校(xiao)準及安裝确認(ren);第二步,配套二(èr)次裝置各組成(chéng)單元的單項校(xiao)準;第三步，成套(tao)校準。在校準前(qian)需要對分體式(shi)标準孔闆流量(liang)計的要求、校準(zhǔn)環境及标準設(shè)備探讨說明。
1.1技(jì)術要求
　　分體式(shi)差壓流量計中(zhong)，标準孔闆應有(yǒu)設計計算書、首(shǒu)檢證書(或測試(shi)報告)、安裝使用(yòng)說明書等技術(shu)文件,周期檢定(dìng)/校準的流量計(ji)還應有前次檢(jian)測/校準的檢測(ce)報告/校準證書(shu);所配流量積算(suàn)單元應有首檢(jian)證書(或測試報(bao)告)、參數設置清(qing)單、使用說明書(shū)等技術文件，周(zhou)期檢定/校準的(de)流量計還應有(you)前次檢測/校準(zhǔn)的檢測報告/校(xiao)準證書;所配壓(ya)力變送器、差壓(yā)變送器、溫度變(bian)送器應有首檢(jian)證書(或測試報(bào).告)、使用說明書(shū)等技術文件,周(zhou)期檢定/校準的(de)流量計還應有(you)前次校準的校(xiao)準證書。
1.2校準條(tiáo)件
1.2.1環境條件
溫(wēn)度:(5~40)℃;
大氣壓力:(86~106)kPa;
相(xiang)對濕度:(45~75)%RH。
1.2.2标準孔(kong)闆
　　标準孔闆有(you)檢定證書(幾何(he)檢定、流出系數(shù)檢定/校準)且在(zài)JJG640-2016中7.5規定的檢定(ding)周期内或具備(bei)現場進行幾何(hé)檢定的條件。
1.2.3标(biāo)準孔闆的安裝(zhuāng)
　　前後直管段符(fu)合GB/T2624.2-2006中6.2規定的最(zui)短要求;管道圓(yuan)度與圓柱度符(fú)合GB/T2624.2-2006中6.4規定的要(yào)求;一次裝置和(hé)夾持環的位置(zhì)符合GB/T2624.2-2006中6.5規定的(de)要求;差壓取壓(yā)口符合GB/T2624.2-2006中5.2規定(dìng)的要求;管道内(nei)徑、直徑比、雷諾(nuo)數的範圍及管(guǎn)道粗糙度符合(he)GB/T2624.2-2006中5.3.1規定的使用(yòng)限制要求，可壓(yā)縮流體還應P2/P1≥0.75。
若(ruo)測量介質爲天(tian)然氣,标準孔闆(pǎn)的安裝應滿足(zú)GB/T21446-2008《用标準孔闆流(liú)量計測量天然(ran)氣流量》的要求(qiú)。
1.2.4導壓管
　　導壓管(guǎn)的敷設有利于(yu)差壓信号準确(que)傳導且取壓閥(fá)、平衡閥處于正(zhèng)确的開/關狀态(tai)。
1.3校準設備
1.3.1壓力(li)标準器(壓力校(xiao)驗儀)
　　壓力發生(sheng)範圍:能覆蓋被(bei)校準壓力送器(qi)量程或實際壓(yā)力測量範圍;控(kòng)制穩定性:<0.005%FS;目标(biao)壓力穩定持續(xù)時間:>5min。
1.3.2溫度标準(zhun)器(恒溫槽或溫(wēn)度校驗儀)
溫度(dù)發生範圍:能覆(fu)蓋被校準溫度(du)送器/溫度傳.感(gǎn)器實際溫度測(ce)量範圍;準确度(dù):≤±0.5C;顯示分辨率:0.01℃;溫(wēn)場波動:±0.03℃/15分鍾;水(shuǐ)平溫場:±0.05℃;垂直溫(wēn)場:≤0.5℃。
1.3.3差壓标準器(qì)(差壓校驗儀)
　　差(chà)壓發生範圍:能(neng)覆蓋被校準差(chà)壓送器量程或(huò)實際差壓測量(liàng)範圍;控制穩定(ding)性:<0.005%FS;目标壓力穩(wěn)定持續時間:>5min;控(kòng)制響應時間:<30s。
1.3.4标(biāo)準電阻箱
　　量程(chéng):0~400.000Ω;分辨率:10mΩ;準确度(du):不低于0.02%RD+0.02Ω。
1.3.5直流信(xin)号源
　　可輸出三(sān)路DC(0~20)mA連續可調信(xin)号;量程:0~22.0000mA;分辨率(lü):1μA;準确度:不低于(yú)0.02%RD+1μA;穩定度:0.05%12h。
2校準項(xiang)目與校準方法(fǎ)
2.1校準項目
　　校準(zhun)項目見表2,分體(tǐ)式标準孔闆流(liú)量計單次校準(zhun)應包括單項校(xiào)準和成套校準(zhun)兩項。
 
2.2校準方法(fa)
2.2.1标準孔闆檢定(ding)/校準及安裝确(què)認
(1)标準孔闆現(xiàn)場檢定校準
　　若(ruo)标準孔闆有有(yǒu)效溯源證書,且(qie)是幾何檢測法(fǎ)溯源證書，則可(ke)依據JJG640-2016《差壓式流(liú)量計》5.1條評估标(biao)準孔闆引入的(de)标準不确定度(dù)分量，依據附錄(lu)B計算标準孔闆(pan)流出系數;
　　若标(biao)準孔闆有有效(xiao)溯源證書,且是(shi)系數檢測法溯(sù)源證書,則可依(yi)據溯源證書的(de)結果評估标準(zhun)孔闆引入的标(biāo)準不确定度分(fèn)量及計算流出(chu)系數;
　　若标準孔(kong)闆無有效溯源(yuan)證書，且幾何檢(jian)測法可以滿足(zu)其不确定度要(yao)求，則可參照JJG640-2016《差(cha)壓式流量計》7.1條(tiao)對其進行現場(chǎng)校準。
　　标準孔闆(pǎn)流量計中适用(yong)的标準孔闆，在(zài)實際使用時.應(yīng)根據實際使用(yong)溫度t對标準孔(kǒng)闆喉部直徑d,進(jìn)行修正使用。
　　若(ruò)标準孔闆無有(you)效的溯源證書(shu)，且幾何檢測法(fǎ)不能滿足其不(bu)确定度要求，則(ze)可參照JJG640-2016《差壓式(shì)流量計》7.2條對其(qi)進行系數校準(zhǔn),校準結果應給(gěi)出标準節流件(jiàn)流出系數計算(suàn)公式及标準不(bu)确.定度。
(2)技術文(wén)件核驗
　　核驗檢(jian)定/校準證書的(de)标準孔闆各項(xiang)參數與待校準(zhun)流量計标準孔(kǒng)闆是否一緻且(qie)在規定的有效(xiào)期内。
核驗檢定(dìng)/校準證書給出(chu)的測試數據(如(ru)開孔.徑或流出(chu)系數等)是否符(fú)合設計計算書(shū)、GB/T2624(或GB/T21446)及JJG640相關規定(dìng)。核驗設計計算(suan)書給出的流量(liang)範圍是否能涵(han)蓋實際流量測(cè)量範圍。
　　核驗設(she)計的差壓量程(cheng)是否能涵蓋實(shí)際或設計流量(liàng)範圍相對應的(de)差壓測量範圍(wéi)(依據設計書給(gei)出的标準孔闆(pǎn)設計參數與用(yòng)戶提供的實際(jì)溫度、壓力核算(suan)實際或設計流(liú)量範圍相對應(ying)的差壓測量範(fan)圍，當實際或設(shè)計流量範圍相(xiàng)對應的差壓測(cè)量範圍大于差(chà)壓設計量程或(huò)低于差壓設計(jì)量程的1/2,應按實(shí)際或設計流量(liàng)範圍相對應的(de)差壓測量範圍(wéi)調整差壓量程(chéng)。)
　　核驗參數設置(zhì)清單中的溫度(du)、壓力量程是否(fǒu)與溫度、壓力變(bian)送器設置一緻(zhi)且能涵蓋實際(ji)測量範圍。核驗(yàn)設計計算書及(jí)參數設置清單(dān)中其它參數與(yu)實際工作條件(jian)是否一緻(被校(xiao)準節流式流量(liang)計參數設置清(qing)單一般包括:标(biao)準節流件型式(shi)、被測介質類型(xing)、流量計算方法(fa)/标準、物性值計(ji)算方法/标準、管(guan)道材質、管道内(nei)徑、節流件材質(zhi)、節流件開孔徑(jìng)、溫度量程上下(xià)限、壓力量程上(shang)下限、差壓量程(chéng)上下限、瞬時流(liú)量單位、累積流(liú)量單位及設計(jì)溫度、設計壓力(li)、設計最大流量(liang)等内容。)
(3)安裝使(shi)用條件核驗
　　現(xian)場核驗标準節(jie)流裝置安裝方(fang)式(水平或垂.直(zhi))、前後直管段長(zhang)度、與工藝管道(dao)的同心度、差壓(ya)管路的引出與(yu)敷設方式、法蘭(lan)與夾持環的位(wèi)置等,核驗其是(shi)否符合GB/T2624-2006(若測量(liàng)介質爲天然氣(qì),應滿足GB/T21446-2008的要求(qiu))與JJG640-
2016的規定要求(qiú)。
2.2.2單項校準
(1)溫度(dù)變送器檢定/校(xiào)準
　　在确認被校(xiào)準溫度變送器(qi)量程與參數設(she)置清單中溫度(du)量程上下限--緻(zhi)後，使用溫度标(biao)準器(恒溫槽或(huò)溫度校驗儀)按(àn)照JJF1183-2007溫度變送器(qi)校準規範進行(háng)。
(2)差壓變送器檢(jian)定/校準
　　在确認(rèn)被校準差壓變(biàn)送器量程與參(can)數設置清單中(zhōng)差壓量程上下(xià)限一緻後,使用(yong)壓力标準器(壓(yā)力校驗儀)按照(zhao)JJG882-2019壓力變送器檢(jiǎn)定規程進行。
(3)壓(yā)力變送器.
　　在确(què)認被校準壓力(lì)變送器量程與(yu)參數設置清單(dān)中壓力量程上(shang)下限一緻後，使(shi)用壓力标準器(qì)(壓力校驗儀)按(àn)照JJG882-2019壓力變送器(qì)檢定規程進行(hang)。
(4)流量積算儀
　　在(zai)确認被檢測/校(xiao)準流量積算單(dan)元中的設置參(cān)數與參數設置(zhì)清單對應參數(shù)一緻後,按照JJC1003-2016中(zhong)7.3.2的規定進行。
(4)流(liú)量積算儀
　　在确(que)認被檢測/校準(zhun)流量積算單元(yuan)中的設置參數(shù)與參數設置清(qing)單對應參數--緻(zhì)後，按照JJC1003一2016中7.3.2的(de)規定進行。
　　檢測(cè)/校準前按下圖(tú)連接好線,通常(cháng)被檢儀表通電(diàn)預熱10min。如産品說(shuo)明書對預熱時(shi)間另有規定的(de)，則按說明書規(gui)定的時間預熱(rè)
 
①瞬時流量校準(zhǔn)
　　校準點取下限(xian)流量所對應的(de)差壓值和.上限(xiàn)流量25%、50%、75%、100%所對應的(de)差壓值附近，以(yǐ)上校準點是在(zài)設計狀态下;對(duì)于具有壓力、溫(wēn)度補償功能的(de)，另外應在壓力(li)不變，溫度在設(shè)計範圍内任取(qǔ)兩點，溫度不變(biàn),壓力在設計範(fan)圍内任取兩點(dian),流量爲最大情(qíng)況下分别進行(háng)校準。
　　按選取校(xiao)準點，流量積算(suan)單元做一次測(ce)量。按下式計算(suàn)每個檢測/校準(zhun)點的相對誤差(chà)。
 
　　式中:Ei爲第i檢測(ce)/校準點的相對(dui)誤差;qi爲第i檢測(cè)/校準點積算單(dān)元的示值;qsi爲第(di)i檢測/校準點的(de)瞬時流量的理(lǐ)論計算值。
　　其中(zhōng)，qsi的計算應根據(ju)标準孔闆的參(can)數及被測介質(zhì)在校準點的操(cāo)作條件，依據國(guó)家有關标準和(he)計量檢定規程(chéng)進行計算(或使(shi)用通過法定計(ji)量檢定單位認(rèn)證的計算軟件(jiàn)進行計算)。介質(zhi)物性值計算應(ying)符合JJG1003-2016附錄A.2的規(gui)定。
②補償參量校(xiào)準
　　試驗點取零(líng)點、0.25Amax、0.5Amax、0.75Amax、Ama。其中，Amx爲模拟(nǐ)輸入信号的上(shàng)限值。對于溫度(du)信号采用熱電(dian)阻和熱電偶的(de).Amax取設計任務書(shu)溫度上限。
　　按選(xuan)取校準點，流量(liàng)積算單元作一(yi)次測量。按下式(shi)計算每個校準(zhǔn)點誤差。
 
　　式中:EAi爲(wèi)第i校準點的誤(wu)差;Ai爲第i校準點(diǎn)流量積算單元(yuan)的示值;A.爲第i校(xiào)準點輸入信号(hào)對，應的理論計(jì)算值;Amax.爲輸入信(xìn)号上限對應的(de)理論計算值。
2.2.3成(cheng)套校準
　　在确認(ren)被校準的分體(ti)式标準孔闆流(liu)量計的變送器(qì)及流量積算單(dan)元中的設置與(yǔ)參數設置清單(dān)對應參.數一緻(zhi)後,參照JJG1003-2016中7.3.2.1的相(xiang)關規定進行。
　　二(er)次裝置保持實(shí)際工作連接狀(zhuang)态，将溫度傳感(gan)器放入溫度标(biāo)準器(恒溫槽等(děng))中,壓力變送器(qì)與壓力标準器(qì)(壓力校驗儀)連(lian)接,差壓變送器(qì)與差壓标準器(qì)(差壓校驗儀)連(lián)接,通電預熱10min。
(1)瞬(shùn)時流量檢測/校(xiào)準
　　校準點取下(xià)限流量所對應(ying)的差壓值和上(shàng)限流量25%、50%、75%、100%所對應(yīng)的差壓值附近(jìn)，以上校準點是(shì)在設計狀态下(xia);對于具有壓力(li)、溫度補償功能(néng)的，另外應在壓(yā)力不變，溫度在(zài)設計範圍内任(rèn)取兩點,溫度不(bú)變,壓力在設計(jì)範圍内任取兩(liǎng)點，流量爲最大(dà)情況下分别進(jin)行校準。
　　按選取(qǔ)校準點，做一次(ci)測量。按下式計(ji)算每個流量點(diǎn)的誤差。
 
　　式中:Ei爲(wei)第i校準點的相(xiang)對誤差;qi爲第i校(xiào)準點二次裝置(zhì)的示值;qsi爲第i校(xiào)準點的瞬時流(liu)量的理論計算(suàn)值。
　　其中，qsi的計算(suàn)應根據标準節(jie)流件的型式及(jí)被測介質在檢(jian)測/校準點的操(cāo)作條件,依據國(guó)家有關标準和(he)計量檢定規程(cheng)進行計算(或使(shǐ)用通過法定計(jì)量檢定單位認(ren)證的計算軟件(jiàn)進行計算)。介質(zhi)物性值計算應(yīng)符合JJG1003-2016附錄A.2的規(gui)定。
(2)溫度、壓力差(chà)壓測量通道校(xiao)準
　　試驗點取零(ling)點、0.25Amax、0.5Amax、0.75....max、Amax、Amax。其中,Amax分别爲(wèi)溫度、壓力、差壓(yā)變送器上限值(zhí)。
按選取校準點(dian)，作一次測量。按(an)下式計算每個(ge)校準點誤差。
 
　　式(shi)中:Ei爲第i校準點(dian)的誤差;Ai爲第i校(xiào)準點二次裝置(zhi)的示值;A爲第i校(xiào)準點輸入的标(biao)準信号(溫度、壓(yā)力、差壓)值;Amax爲輸(shu)入的标準信号(hào)(溫.度、壓力、差壓(ya)).上限值。
3結論與(yu)展望
　　在大量現(xiàn)場工作與工程(cheng)實際的基礎上(shàng)對分體式标準(zhǔn)孔闆流量計的(de)校準方法,即針(zhēn)對分體式标準(zhun)孔闆流量計的(de)構成特點，采用(yong)單項校準與成(chéng)套校準相結合(he)校準方式，解決(jue)了規程中規定(dìng)的三種方法無(wu)法完全解決分(fen)體式标準孔闆(pǎn)流量計實際校(xiào)準的問題,形成(cheng)了更爲合理的(de)分體式标準孔(kong)闆流量計的校(xiào)準方法提高了(le)其校準工作的(de)效率。在該文确(què)定了校準方法(fa)之後,下一步将(jiāng)對此校準方法(fa)的不确定度進(jin)行分析，并在工(gong)作中對此方法(fǎ)進行檢驗，對其(qí)實用性和合理(li)性進一步驗證(zhèng)。

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