摘 要:采用便攜式超聲波流量計可以實(shí)現(xiàn)在線大口徑流量計的檢測及校準(zhǔn),并介紹了檢測步驟和檢測時需要滿足的條件。
1 在線檢測、校準(zhǔn)大口徑流量計的重要意義
目前,供水行業(yè)在計量原水、出廠水、外購水、售出水量時一般都要用到大口徑流量計,大口徑流量計的在線檢測是供水行業(yè)亟待解決的一個技術(shù)問題。供水行業(yè)常采用的在線流量計有電磁流量計、超聲波流量計、插入式渦輪流量計、渦街流量計、孔板流量計等。這些流量計有的體積較大,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)時費(fèi)力,而且,大口徑流量計所計量管道很多都24h輸水,不能頻繁或長時間停水。如要送檢,需要有足夠的備用流量計以替代被檢流量計,這又需要每個供水企業(yè)拿出大量的資金來購買備用流量計。這就導(dǎo)致供水企業(yè)難以做到按期進(jìn)行周期檢定。而大口徑流量計又往往是供水行業(yè)用于貿(mào)易結(jié)算的計量器具,其準(zhǔn)確性直接關(guān)系到供求雙方的經(jīng)濟(jì)利益,因此大口徑流量計的在線檢測及校準(zhǔn)對于供水行業(yè)有著極其重要的意義。
2 檢測、校準(zhǔn)在線大口徑流量計的方法及原理
2.1 清水池容積法
該方法是以清水池作為一個標(biāo)準(zhǔn)容器,在一定的時間內(nèi)記錄通過在線流量計的流量,同步記錄清水池水位的變化情況,并計算清水池水量的增加量(或減少量),比較通過在線流量計的流量和清水池水量的變化量,以后者作為標(biāo)準(zhǔn)值,計算在線流量計的誤差,進(jìn)而調(diào)整在線流量計系數(shù),以達(dá)到檢測、校準(zhǔn)在線流量計的目的。
2.2 標(biāo)準(zhǔn)表比對法
該方法是在在線大口徑流量計所在管道上安裝一個標(biāo)準(zhǔn)表,同步記錄通過在線大口徑流量計和標(biāo)準(zhǔn)表的流量,以后者作為標(biāo)準(zhǔn)值,計算在線流量計的誤差,進(jìn)而調(diào)整在線流量計系數(shù),以達(dá)到檢測、校準(zhǔn)在線流量計的目的。
清水池容積法準(zhǔn)確可靠,但檢測效率低;相比之下,標(biāo)準(zhǔn)表比對法便于實(shí)現(xiàn)自動化,從而提高檢測效率。目前,除個別企業(yè)采用清水池容積法外,大部分企業(yè)是采用標(biāo)準(zhǔn)表比對法來實(shí)現(xiàn)在線大口徑流量計的檢測和校準(zhǔn)的。而在標(biāo)準(zhǔn)表比對法中,供水企業(yè)普遍將便攜式超聲波流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表,因?yàn)楸銛y式超聲波流量計既是一種外夾式、又是一種便攜式的流量計量器具,比較適用于大口徑流量計的在線檢測和校準(zhǔn)。其原理是:將精度較高的便攜式超聲波流量計作為標(biāo)準(zhǔn)器具,安裝在被測管道上進(jìn)行檢測,然后將便攜式超聲波流量計和被檢流量計的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行同步比對,根據(jù)比對結(jié)果可計算被檢流量計的誤差,然后調(diào)整被檢流量計的系數(shù),使被檢流量計與便攜式超聲波流量計顯示流量數(shù)據(jù)一致,以達(dá)到校準(zhǔn)被檢流量計的效果,公式如下:
|2=n標(biāo)/v被×|1
式中:|1———被檢流量計原來的系數(shù);
v被———被檢流量計的平均流速,單位:m3h;
n標(biāo)———標(biāo)準(zhǔn)流量計的平均流速,單位:m3h;
|2———被檢流量計比對后的調(diào)整系數(shù)。
3 運(yùn)用便攜式超聲波流量計實(shí)現(xiàn)在線大口徑流量計檢測
3.1 檢測的優(yōu)點(diǎn)
1)可實(shí)現(xiàn)不斷流測量,設(shè)備便于攜帶,安裝方便;
2)不干擾流場,無壓力損失,儀表無可動、易損部件,穩(wěn)定性好;
3)外夾式探頭,可以根據(jù)管道現(xiàn)場情況移動安裝測量;
4)適用范圍廣,可用于各種類型流量計的在線檢測;
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;
6)標(biāo)準(zhǔn)表價格基本與所測管徑無關(guān),性價比高。
3.2 檢測的缺點(diǎn)
1)要求準(zhǔn)確知道管道參數(shù),而現(xiàn)場實(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)人為因素對測量的影響較大,對操作人員要求很高;
4)現(xiàn)場流量不易調(diào)控,很難實(shí)現(xiàn)全量程測試。
4 對在線大口徑流量計進(jìn)行檢測、校準(zhǔn)時的步驟
4.1 了解現(xiàn)場工況條件并盡量使其滿足檢測條件
1)了解現(xiàn)場工況條件,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,要求在檢測現(xiàn)場測量核實(shí)(可以用測厚儀測量壁厚、用軟尺測量管徑),以確保測量精度。
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,必要時應(yīng)考慮加裝整流器。
3)測量時標(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)闅馀輹钩暡ㄐ盘査p,從而影響測量精度。
4)選擇測量點(diǎn)必須保證通過其測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是把現(xiàn)場的管道參數(shù)納入流量計測量系統(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、銹蝕等因素對測量精度的影響。
6)為便于以后用其他流量計對其流量測量精度的在線檢查,最好在被檢流量計的前、后分別加裝一段能形成對稱流場的不銹鋼管段。
4.2 標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)備工作
選用超聲波流量計進(jìn)行在線檢測的基本原理為標(biāo)準(zhǔn)表比對法,因此超聲波流量計應(yīng)在國家法定計量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定,并取得有效的檢定證書。檢測前,應(yīng)提前做好檢測準(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會發(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)表能夠在檢測過程中正常工作。
4.3 在線檢測工作
首先要根據(jù)現(xiàn)場工況條件科學(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)境和安裝對其測量精度的影響。第二,將經(jīng)過現(xiàn)場測量核實(shí)的工況參數(shù)輸入流量計,并檢查信號接收情況,確認(rèn)工作正常后,方可開始檢測。第三,檢測時根據(jù)現(xiàn)場工況條件確定不同的流量點(diǎn),并分別同時采集標(biāo)準(zhǔn)表和被檢流量計的流量示值,從而確定被檢流量計的示值誤差。最后,調(diào)整被檢流量計的系數(shù),使被檢流量計與便攜式超聲波流量計顯示流量數(shù)據(jù)一致,達(dá)到校準(zhǔn)被檢流量計的目的。
在實(shí)際中,企業(yè)都會遇到原有的舊管線達(dá)不到上述檢測條件的情況。一般地,可以在被測管線上選取一段條件較好、滿足超聲波流量計使用條件的測量點(diǎn)安裝標(biāo)準(zhǔn)表,如果條件太差,就需要對現(xiàn)有管線進(jìn)行改造,尤其要滿足前后直管段的要求,保證液體充滿測量管道,最小流速不低于0.5ms等條件,從而保證計量檢測的準(zhǔn)確性。另外,計量檢測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)。在檢測過程中,要求計量檢測人員本著科學(xué)的態(tài)度開展在線檢測工作,才能夠保證檢測的準(zhǔn)確性和校準(zhǔn)效果。
5 目前在線大口徑流量計檢測工作的開展情
近年來,通過采用標(biāo)準(zhǔn)表比對法開展對在線大口徑流量計的檢測并校準(zhǔn),及時采集數(shù)據(jù),保證了所有在線流量計的準(zhǔn)確計量,保證了水—這種能源的計量正確率,使水計量工作取得了長足的發(fā)展。另一方面,采用超聲波流量計作為標(biāo)準(zhǔn)表,負(fù)責(zé)水量計量器具的檢定,開展水計量檢測手段和檢定方法的研究,負(fù)責(zé)水計量的技術(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,四臺礦與馬脊梁礦由于在水量分配的問題上有爭議,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,然后分別為兩個用戶各安裝了一臺固定式超聲波流量計,并用便攜式超聲波流量計分不同時段進(jìn)行多次現(xiàn)場檢測,確保兩臺在線流量計的準(zhǔn)確計量。自此,解決了四臺礦和馬脊梁礦長期在用水計量上的爭議,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開展在線大口徑流量計的檢測、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)的計量工作,同時也有效降低了企業(yè)在計量方面的資金消耗。檢測工作中,計量人員要認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn),為供水行業(yè)今后有效開展計量工作提供切實(shí)可行的依據(jù)。值得注意的是:流量計是國家計量法制管理的計量器具,按其使用場合不同分為強(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)算的流量計屬強(qiáng)制檢定的計量器具,其檢定應(yīng)按照國際相關(guān)的計量檢定規(guī)程由法定計量檢定機(jī)構(gòu)實(shí)施;供水行業(yè)用于內(nèi)部核算的流量計屬非強(qiáng)制檢定的計量器具,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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