摘 要:采用便攜式超聲波流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)在線大口徑流量計(jì)的檢測(cè)及校準(zhǔn),并介紹了檢測(cè)步驟和檢測(cè)時(shí)需要滿足的條件。
1 在線檢測(cè)、校準(zhǔn)大口徑流量計(jì)的重要意義
目前,供水行業(yè)在計(jì)量原水、出廠水、外購水、售出水量時(shí)一般都要用到大口徑流量計(jì),大口徑流量計(jì)的在線檢測(cè)是供水行業(yè)亟待解決的一個(gè)技術(shù)問題。供水行業(yè)常采用的在線流量計(jì)有電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、插入式渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、孔板流量計(jì)等。這些流量計(jì)有的體積較大,有的安裝在管道內(nèi)部,如果要進(jìn)行檢定,需要拆卸下來送到國家大流量檢定站,不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力,而且,大口徑流量計(jì)所計(jì)量管道很多都24h輸水,不能頻繁或長(zhǎng)時(shí)間停水。如要送檢,需要有足夠的備用流量計(jì)以替代被檢流量計(jì),這又需要每個(gè)供水企業(yè)拿出大量的資金來購買備用流量計(jì)。這就導(dǎo)致供水企業(yè)難以做到按期進(jìn)行周期檢定。而大口徑流量計(jì)又往往是供水行業(yè)用于貿(mào)易結(jié)算的計(jì)量器具,其準(zhǔn)確性直接關(guān)系到供求雙方的經(jīng)濟(jì)利益,因此大口徑流量計(jì)的在線檢測(cè)及校準(zhǔn)對(duì)于供水行業(yè)有著極其重要的意義。
2 檢測(cè)、校準(zhǔn)在線大口徑流量計(jì)的方法及原理
2.1 清水池容積法
該方法是以清水池作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容器,在一定的時(shí)間內(nèi)記錄通過在線流量計(jì)的流量,同步記錄清水池水位的變化情況,并計(jì)算清水池水量的增加量(或減少量),比較通過在線流量計(jì)的流量和清水池水量的變化量,以后者作為標(biāo)準(zhǔn)值,計(jì)算在線流量計(jì)的誤差,進(jìn)而調(diào)整在線流量計(jì)系數(shù),以達(dá)到檢測(cè)、校準(zhǔn)在線流量計(jì)的目的。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法
該方法是在在線大口徑流量計(jì)所在管道上安裝一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)表,同步記錄通過在線大口徑流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)表的流量,以后者作為標(biāo)準(zhǔn)值,計(jì)算在線流量計(jì)的誤差,進(jìn)而調(diào)整在線流量計(jì)系數(shù),以達(dá)到檢測(cè)、校準(zhǔn)在線流量計(jì)的目的。
清水池容積法準(zhǔn)確可靠,但檢測(cè)效率低;相比之下,標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,從而提高檢測(cè)效率。目前,除個(gè)別企業(yè)采用清水池容積法外,大部分企業(yè)是采用標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法來實(shí)現(xiàn)在線大口徑流量計(jì)的檢測(cè)和校準(zhǔn)的。而在標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法中,供水企業(yè)普遍將便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表,因?yàn)楸銛y式超聲波流量計(jì)既是一種外夾式、又是一種便攜式的流量計(jì)量器具,比較適用于大口徑流量計(jì)的在線檢測(cè)和校準(zhǔn)。其原理是:將精度較高的便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器具,安裝在被測(cè)管道上進(jìn)行檢測(cè),然后將便攜式超聲波流量計(jì)和被檢流量計(jì)的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行同步比對(duì),根據(jù)比對(duì)結(jié)果可計(jì)算被檢流量計(jì)的誤差,然后調(diào)整被檢流量計(jì)的系數(shù),使被檢流量計(jì)與便攜式超聲波流量計(jì)顯示流量數(shù)據(jù)一致,以達(dá)到校準(zhǔn)被檢流量計(jì)的效果,公式如下:
|2=n標(biāo)/v被×|1
式中:|1———被檢流量計(jì)原來的系數(shù);
v被———被檢流量計(jì)的平均流速,單位:m3h;
n標(biāo)———標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的平均流速,單位:m3h;
|2———被檢流量計(jì)比對(duì)后的調(diào)整系數(shù)。
3 運(yùn)用便攜式超聲波流量計(jì)實(shí)現(xiàn)在線大口徑流量計(jì)檢測(cè)
3.1 檢測(cè)的優(yōu)點(diǎn)
1)可實(shí)現(xiàn)不斷流測(cè)量,設(shè)備便于攜帶,安裝方便;
2)不干擾流場(chǎng),無壓力損失,儀表無可動(dòng)、易損部件,穩(wěn)定性好;
3)外夾式探頭,可以根據(jù)管道現(xiàn)場(chǎng)情況移動(dòng)安裝測(cè)量;
4)適用范圍廣,可用于各種類型流量計(jì)的在線檢測(cè);
5)適應(yīng)性強(qiáng),可用于不同管徑、不同介質(zhì)(高溫、高壓、易爆、高黏度、強(qiáng)腐蝕、放射性高)的檢測(cè);
6)標(biāo)準(zhǔn)表價(jià)格基本與所測(cè)管徑無關(guān),性價(jià)比高。
3.2 檢測(cè)的缺點(diǎn)
1)要求準(zhǔn)確知道管道參數(shù),而現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況又難以確定;
2)作為標(biāo)準(zhǔn)表要求有較理想的管道安裝條件;
3)人為因素對(duì)測(cè)量的影響較大,對(duì)操作人員要求很高;
4)現(xiàn)場(chǎng)流量不易調(diào)控,很難實(shí)現(xiàn)全量程測(cè)試。
4 對(duì)在線大口徑流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè)、校準(zhǔn)時(shí)的步驟
4.1 了解現(xiàn)場(chǎng)工況條件并盡量使其滿足檢測(cè)條件
1)了解現(xiàn)場(chǎng)工況條件,包括被檢管線的材質(zhì)、管外徑、管壁厚、管內(nèi)襯里的材質(zhì)及厚度、管內(nèi)介質(zhì)、介質(zhì)溫度等相關(guān)量的準(zhǔn)確數(shù)值,要求在檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量核實(shí)(可以用測(cè)厚儀測(cè)量壁厚、用軟尺測(cè)量管徑),以確保測(cè)量精度。
2)標(biāo)準(zhǔn)表的安裝必須滿足直管段要求,一般情況下至少為上游10倍管徑的距離,下游5倍管徑的距離,而且在30倍管徑的距離內(nèi)無干擾流體狀態(tài)的因素,如泵、閥等,必要時(shí)應(yīng)考慮加裝整流器。
3)測(cè)量時(shí)標(biāo)準(zhǔn)表不能安裝在管內(nèi)含有氣體的位置(比如,不能安裝在高于水管的位置),因?yàn)闅馀輹?huì)使超聲波信號(hào)衰減,從而影響測(cè)量精度。
4)選擇測(cè)量點(diǎn)必須保證通過其測(cè)量段的最小流速不低于0.5ms,如果流速低于0.5ms,應(yīng)考慮在被檢流量計(jì)安裝點(diǎn)的前10倍、后5倍管徑的范圍內(nèi)安裝變徑管(小于原管徑),以提高流速。
5)便攜式超聲波流量計(jì)是把現(xiàn)場(chǎng)的管道參數(shù)納入流量計(jì)測(cè)量系統(tǒng)之內(nèi)的儀表,所以除了要求其探頭的安裝位置正確,還要充分考慮管道參數(shù)如直徑、材質(zhì)、壁厚、襯里和積垢、銹蝕等因素對(duì)測(cè)量精度的影響。
6)為便于以后用其他流量計(jì)對(duì)其流量測(cè)量精度的在線檢查,最好在被檢流量計(jì)的前、后分別加裝一段能形成對(duì)稱流場(chǎng)的不銹鋼管段。
4.2 標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)備工作
選用超聲波流量計(jì)進(jìn)行在線檢測(cè)的基本原理為標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法,因此超聲波流量計(jì)應(yīng)在國家法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定,并取得有效的檢定證書。檢測(cè)前,應(yīng)提前做好檢測(cè)準(zhǔn)備,檢查標(biāo)準(zhǔn)表、換能器及電源線是否完好。在實(shí)踐中,發(fā)現(xiàn)在冬季氣溫特別低時(shí)會(huì)發(fā)生電源線脆斷、液晶屏幕不顯示等現(xiàn)象。另外,如果檢測(cè)點(diǎn)周圍沒有電源,需要提前充電,以保證標(biāo)準(zhǔn)表能夠在檢測(cè)過程中正常工作。
4.3 在線檢測(cè)工作
首先要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況條件科學(xué)地確定標(biāo)準(zhǔn)表的安裝位置,以便安裝換能器。換能器無論采用哪種安裝方式,都應(yīng)采用科學(xué)的安裝技術(shù),確保傳感器的安裝精度,盡可能減少使用環(huán)境和安裝對(duì)其測(cè)量精度的影響。第二,將經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量核實(shí)的工況參數(shù)輸入流量計(jì),并檢查信號(hào)接收情況,確認(rèn)工作正常后,方可開始檢測(cè)。第三,檢測(cè)時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況條件確定不同的流量點(diǎn),并分別同時(shí)采集標(biāo)準(zhǔn)表和被檢流量計(jì)的流量示值,從而確定被檢流量計(jì)的示值誤差。最后,調(diào)整被檢流量計(jì)的系數(shù),使被檢流量計(jì)與便攜式超聲波流量計(jì)顯示流量數(shù)據(jù)一致,達(dá)到校準(zhǔn)被檢流量計(jì)的目的。
在實(shí)際中,企業(yè)都會(huì)遇到原有的舊管線達(dá)不到上述檢測(cè)條件的情況。一般地,可以在被測(cè)管線上選取一段條件較好、滿足超聲波流量計(jì)使用條件的測(cè)量點(diǎn)安裝標(biāo)準(zhǔn)表,如果條件太差,就需要對(duì)現(xiàn)有管線進(jìn)行改造,尤其要滿足前后直管段的要求,保證液體充滿測(cè)量管道,最小流速不低于0.5ms等條件,從而保證計(jì)量檢測(cè)的準(zhǔn)確性。另外,計(jì)量檢測(cè)人員既要掌握過硬的技術(shù),又要積累豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。在檢測(cè)過程中,要求計(jì)量檢測(cè)人員本著科學(xué)的態(tài)度開展在線檢測(cè)工作,才能夠保證檢測(cè)的準(zhǔn)確性和校準(zhǔn)效果。
5 目前在線大口徑流量計(jì)檢測(cè)工作的開展情
近年來,通過采用標(biāo)準(zhǔn)表比對(duì)法開展對(duì)在線大口徑流量計(jì)的檢測(cè)并校準(zhǔn),及時(shí)采集數(shù)據(jù),保證了所有在線流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量,保證了水—這種能源的計(jì)量正確率,使水計(jì)量工作取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。另一方面,采用超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表,負(fù)責(zé)水量計(jì)量器具的檢定,開展水計(jì)量檢測(cè)手段和檢定方法的研究,負(fù)責(zé)水計(jì)量的技術(shù)仲裁,保證了供水企業(yè)與用戶之間、用戶與用戶之間的經(jīng)濟(jì)效益。例如在2004年,四臺(tái)礦與馬脊梁礦由于在水量分配的問題上有爭(zhēng)議,公司在兩礦的分水處建立了分水站。首先按照兩礦的實(shí)際用水情況調(diào)節(jié)、分配水量,然后分別為兩個(gè)用戶各安裝了一臺(tái)固定式超聲波流量計(jì),并用便攜式超聲波流量計(jì)分不同時(shí)段進(jìn)行多次現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),確保兩臺(tái)在線流量計(jì)的準(zhǔn)確計(jì)量。自此,解決了四臺(tái)礦和馬脊梁礦長(zhǎng)期在用水計(jì)量上的爭(zhēng)議,取得了令雙方都滿意的結(jié)果。
6 結(jié)論
運(yùn)用便攜式超聲波流量計(jì)開展在線大口徑流量計(jì)的檢測(cè)、校準(zhǔn)工作是較為可行的方法,這種方法極大地方便了供水企業(yè)的計(jì)量工作,同時(shí)也有效降低了企業(yè)在計(jì)量方面的資金消耗。檢測(cè)工作中,計(jì)量人員要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn),為供水行業(yè)今后有效開展計(jì)量工作提供切實(shí)可行的依據(jù)。值得注意的是:流量計(jì)是國家計(jì)量法制管理的計(jì)量器具,按其使用場(chǎng)合不同分為強(qiáng)制檢定和非強(qiáng)制檢定兩種,供水行業(yè)用于貿(mào)易結(jié)算的流量計(jì)屬強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具,其檢定應(yīng)按照國際相關(guān)的計(jì)量檢定規(guī)程由法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)實(shí)施;供水行業(yè)用于內(nèi)部核算的流量計(jì)屬非強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具,使用者只須按照量傳原則進(jìn)行科學(xué)的校準(zhǔn)即可。
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