摘要:摘要:一般來(lái)說(shuō),在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中對(duì)流體流量進(jìn)行測(cè)量的儀器都被稱為流量計(jì)或者流量表。在工業(yè)測(cè)量過(guò)程中,流量計(jì)是一種十分重要的儀表。近幾年工業(yè)行業(yè)的不斷發(fā)展,對(duì)流量的測(cè)量精度以及流量測(cè)量的范圍提出了更高的要求。為了滿足不同用途的流量測(cè)量,相關(guān)人員積極研發(fā)出了各種不同類型的流量計(jì),并廣泛地應(yīng)用于各種不同的行業(yè)中。針對(duì)液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法展開了簡(jiǎn)要的分析。
0引言
在工業(yè)生產(chǎn)中,計(jì)量是一項(xiàng)重要的工作環(huán)節(jié)。在計(jì)量科學(xué)技術(shù)中,流量計(jì)量有著重要的影響,并且與國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)研究之間都有著十分密切的聯(lián)系。做好流量工作,對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量的保證以及生產(chǎn)效率的提升都有一定的促進(jìn)意義。
1液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法
液體流量計(jì)可以分為超聲波式、電磁式、渦輪式、渦街式、浮子式、質(zhì)量式以及容積式，不同種類的流量計(jì)在不同的領(lǐng)域中都有著廣泛應(yīng)用。在現(xiàn)場(chǎng)在線校準(zhǔn)的過(guò)程中,大多并無(wú)相應(yīng)的在線校準(zhǔn)技術(shù)規(guī)范,而校準(zhǔn)行為通常是參照流量所對(duì)應(yīng)的檢定規(guī)程開展。
1.1標(biāo)準(zhǔn)容積法
首先,工作人員將流量進(jìn)行調(diào)節(jié),并將其控制在需要進(jìn)行校準(zhǔn)的流量點(diǎn)。其次,將流量計(jì)的截止閥關(guān)閉,在下游預(yù)留口處或者下游出口處,通過(guò)利用軟管或者活接頭的方式將液體流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的注液口進(jìn)行連接,繼而將截止閥打開,使標(biāo)準(zhǔn)金屬量器中充滿標(biāo)準(zhǔn)液體，然后將截止閥關(guān)閉。最后,工作人員通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的示值與被校表的累計(jì)流量進(jìn)行對(duì)比,從而確定出示值的誤差值。
標(biāo)準(zhǔn)容積法測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)包括:(1)在標(biāo)準(zhǔn)容積法中應(yīng)用的是標(biāo)準(zhǔn)金屬量器,容量大致為1~5000L,所具有的測(cè)量精度相對(duì)較高。(2)標(biāo)準(zhǔn)容積法的測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)表法有一定的不同,標(biāo)準(zhǔn)容積法不必事先對(duì)被測(cè)管道的材質(zhì)、周長(zhǎng)、壁厚等參數(shù)進(jìn)行了解,降低了測(cè)量結(jié)果受到外部因素影響的程度。
標(biāo)準(zhǔn)容積法測(cè)量的缺點(diǎn)包括:(1)使用該方法時(shí)，必須要在校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)有預(yù)留口,以確保標(biāo)準(zhǔn)金屬量器能夠與計(jì)量計(jì)進(jìn)行連接,但是絕大部分的校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)都無(wú)法滿足這一條件.(2)由于受到標(biāo)準(zhǔn)金屬量器大小的限制.,被校的液體流量計(jì)口徑有一定的限制,-般來(lái)說(shuō),只有對(duì)于口徑小于80mm的液體流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量時(shí)會(huì)選用該方法。(3)標(biāo)準(zhǔn)容積法在應(yīng)用前后都需要工作人員手動(dòng)對(duì)其進(jìn)行截止閥的開關(guān),有可能導(dǎo).致測(cè):量出現(xiàn)誤差,再利用標(biāo)準(zhǔn)容積法進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí),需要進(jìn)行斷流操作,這對(duì)于某些區(qū)域中的液體流量計(jì)并不適用"。
1.2標(biāo)準(zhǔn)表法
首先,通過(guò)在液體流量計(jì)的上游側(cè)或者下游側(cè)將外夾式的超聲波流量計(jì)以串聯(lián)的方式進(jìn)行安裝,同時(shí)還需要在外夾式的超聲波流量計(jì)的換能器附近的同一截面上等角分布量具,對(duì)外直徑進(jìn)行測(cè)量。其次,需要在外夾式的超聲波流量計(jì)的安裝位置上均勻分布3個(gè)點(diǎn),并通過(guò)測(cè)量?jī)x對(duì)管道的厚度進(jìn)行測(cè)量,對(duì)于無(wú)法測(cè)量的部分參數(shù),工作人員必須要根據(jù)相關(guān)的技術(shù)資料對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)。再次,將測(cè)得的管道參數(shù)輸入到外夾式的超聲波流量計(jì)中，最終得出換能器的安裝距離,并在標(biāo)準(zhǔn)管段上進(jìn)行標(biāo)注劃線定位,為準(zhǔn)確安裝提供保障。對(duì)于已定安裝位置周圍的管壁要進(jìn)行清理,露出管道材質(zhì),并對(duì)其進(jìn)行打磨。工作.人員還需要在外夾式的超聲波流量計(jì)的表面涂刷耦合劑,并在換能器上將對(duì)準(zhǔn)安裝位置進(jìn)行標(biāo)志,確保換能器的接受面以及發(fā)射面能夠與管壁之間進(jìn)行緊密接觸。最后,通過(guò)利用緊固件將換能器進(jìn)行固定,并對(duì)信號(hào)進(jìn)行調(diào)試,對(duì)外夾式的超聲波流量計(jì)的示值以及被測(cè)液體流量計(jì)的示值進(jìn)行讀取。
標(biāo)準(zhǔn)表法測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)包括:(1)操作簡(jiǎn)便,具有較強(qiáng)的實(shí)用性,能夠?qū)Σ煌趶降囊后w流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn).(2)便于攜帶,能夠進(jìn)行不斷流測(cè)流:(3)對(duì)于液體流量計(jì)的測(cè)量精度相對(duì)較高。
標(biāo)準(zhǔn)表法測(cè)量的缺點(diǎn)包括:(1)在使用標(biāo)準(zhǔn)表法之前,必須要對(duì)被測(cè)管道的各方面信息進(jìn)行全面了解,管道的相關(guān)參數(shù)對(duì)于換能器的安裝位置有一定的影響,因此,標(biāo)準(zhǔn)表法在使用過(guò)程中很容易受到外界因素的影響。(2)對(duì)于管道內(nèi)的液體是否滿管無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，并且也無(wú)法對(duì)管道內(nèi)是否存在氣泡進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,這對(duì)于測(cè)量的結(jié)果影響相對(duì)較大口。
1.3電參數(shù)法
在使用電參數(shù)法進(jìn)行在線校準(zhǔn)的過(guò)程中,有以下幾種方法:(1)通過(guò)使用數(shù)字萬(wàn)用表對(duì)勵(lì)磁線圈電阻進(jìn)行測(cè)量。(2)通過(guò)利用兆歐表以及絕緣電阻測(cè)試儀對(duì)勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量。(3)對(duì)傳感器的接地電阻進(jìn)行測(cè)量。(4)對(duì)電機(jī)對(duì)地電阻的偏差率進(jìn)行測(cè)量。(5)對(duì)外殼與電源端子之間的絕緣電阻進(jìn)行測(cè)量。(6)對(duì)轉(zhuǎn)換器的示值出現(xiàn)的誤差進(jìn)行測(cè)量.(7)對(duì)零點(diǎn)進(jìn)行校準(zhǔn)。
電參數(shù)法測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)包括:電參數(shù)法在應(yīng)用過(guò)程中不需要像標(biāo)準(zhǔn)表法一樣，需要在校準(zhǔn)工作開展之前對(duì)被測(cè)管道的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了解,在一定程度上將測(cè)量結(jié)果受到外界因素影響的概率降低。
電參數(shù)法測(cè)量的缺點(diǎn)包括:(1)對(duì)于流量測(cè)量與電參數(shù)測(cè)量之間的函數(shù)關(guān)系難以進(jìn)行確定，因此,電參數(shù)法僅僅只能作為定性測(cè)量,而不是定量測(cè)量。(2)由于不同的生產(chǎn)廠家在生產(chǎn)流量計(jì)使,設(shè)定的電參數(shù)具有一定的差異性,因此無(wú)法形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
2管道式液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)
2.1在線校準(zhǔn)的要求
(1)校準(zhǔn)的條件:在液體流量計(jì)檢定裝置上安裝被檢流量計(jì)以及校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)器,安裝過(guò)程中必須要嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行安裝。
(2)標(biāo)準(zhǔn)器具的要求:以檢定合格的便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)器具,配合不同超聲波發(fā)射頻率的傳感器,可對(duì)DN15-2400之間管道進(jìn)行測(cè)量。
(3)校準(zhǔn)描述:利用超聲波的時(shí)差法原理,在此基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)示值的誤差進(jìn)行對(duì)比的方式達(dá)到校準(zhǔn)的目的。.
2.2數(shù)學(xué)模型
首先,電磁流量計(jì)的相對(duì)示值誤差在計(jì)算時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用的公式為:
,在該公式中,9:E代表的是電磁流量計(jì)所產(chǎn)生的示值誤差;qs代表的是電磁流量計(jì)的瞬間值示值,qs代表的是標(biāo)準(zhǔn)器的瞬
間值顯示值。而標(biāo)準(zhǔn)器的瞬間值顯示值的計(jì)算公式為:
，在該公式中,q.代表的是標(biāo)4準(zhǔn)器的瞬間值顯示值;v代表的是聲道上線的平均流速;K代表的是流速的分布修正系數(shù);而d則為管道的內(nèi)徑。
其次,靈敏系數(shù)。靈敏系數(shù)的公式為:
最后，不確定度的傳播。在標(biāo)準(zhǔn)器瞬間值顯示值的計(jì)算公式以及靈敏度系數(shù)的計(jì)算公式以及電磁流量的相對(duì)誤差示值計(jì)算公式中,各個(gè)輸人量之間都不相關(guān),在電磁流量計(jì)的示值誤差標(biāo)準(zhǔn)不確定度的公式則為：
2.3輸入量的相對(duì)不確定度評(píng)定
首先，標(biāo)準(zhǔn)器示值的不確定度。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)器示值的不確定度在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)器鑒定證書中可以看到其.最大的允許誤差大致為+0.5%,根據(jù)均勻分布進(jìn)行考慮,k=、√3，因此，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)器示值的不準(zhǔn)確度計(jì)算公式為：
。
其次,測(cè)量管徑引入的不確定度。根據(jù)不同的測(cè)量范圍，其最大允許誤差也有一定的差異,測(cè)量范圍在0~150的，其最大允許誤差主要是±0.02,而測(cè)量范圍在1500~2000,其最大的允許誤差為±0.14。實(shí)測(cè)的管徑大致為81mm,-工作人員根據(jù)矩形分布進(jìn)行考慮,K=√3,因此,對(duì)于測(cè)量管徑的不確定度的計(jì)算公式為:
再次,測(cè)量重復(fù)性的不確定度。對(duì)于測(cè)量重復(fù)性而引入的不確定度,工作人員可以通過(guò)采用多次測(cè)量而得到，可以通過(guò)采用A類評(píng)定方法對(duì)其進(jìn)行評(píng)定。確定出3個(gè)流量較準(zhǔn)點(diǎn),并對(duì)每一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)校準(zhǔn)10次。根據(jù)最終得出的校準(zhǔn)結(jié)果,工作人員通過(guò)對(duì)80%處的校準(zhǔn)點(diǎn)的10處示值誤差值進(jìn)行計(jì)算，最終可以得出
，對(duì)于單次實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)變差進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算公式為：
，在該公式中，E;主要代表的就是在第i流量點(diǎn)出第J次出現(xiàn)的示值誤差,而E主要代表的是在第i流量點(diǎn)處的平均示值誤差。
最后,平均示值誤差的不確定度。平均示值的誤差不確定度計(jì)算公式為:
在該公式中,`E代表的是在第i流量點(diǎn)出的平均示值誤差,而`E代表的則是所有流量點(diǎn)的平均示值誤差。對(duì)于平均示值的誤差匯總?cè)绫?所示。
2.4不確定度的合成
不確定度的分析如表2所示。
合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度的計(jì)算。由于在以上各項(xiàng).中，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不確定度之間的分量并沒(méi)有緊密的聯(lián)系,因此,對(duì)于合成標(biāo)準(zhǔn)的不確定度計(jì)算公式為:
不確定度的擴(kuò)展。將包含因子K的值取定為2,那么,液體流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果相對(duì)擴(kuò)展的不確定度則應(yīng)當(dāng)為:
。
對(duì)于不確定度的應(yīng)用。在我國(guó)的計(jì)量科學(xué)技術(shù)組成中，流量計(jì)量最終所得出的結(jié)果是否準(zhǔn)確對(duì)于產(chǎn)品的質(zhì)量以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及生產(chǎn)效率的提升都有著直接性的影響。液體流量的在線校準(zhǔn)結(jié)果中的不確定度對(duì)于流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確有著決定性的作用，并且在對(duì)在線校準(zhǔn)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)的過(guò)程中，液體流量的在線校準(zhǔn)結(jié)果中的不確定度也是一項(xiàng)關(guān)鍵性的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
3結(jié)語(yǔ)
在液體流量測(cè)量過(guò)程中,液體流量計(jì)是一項(xiàng)主要的計(jì)量工具，并且已經(jīng)在冶金制藥、造紙、水利、環(huán)保、石油化工等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。在實(shí)際的在線校準(zhǔn)過(guò)程中,標(biāo)準(zhǔn)容積法、標(biāo)準(zhǔn)表法、電參數(shù)法這3種在線校準(zhǔn)方法都是可行的,然而各自都有著不同的使用條件，這就需要工作人員對(duì)液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法的使用進(jìn)行不斷總結(jié)和分析,從而使校準(zhǔn)方法能夠得到完善。
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