[摘 要]通過(guò)對(duì)液體流量計(jì)無(wú)法進(jìn)行離線送檢情況展開(kāi)論述，提出采用便捷式的超聲流量計(jì)，因其具有攜帶方便和精度高的特點(diǎn)，可被用于液體流量計(jì)校準(zhǔn)，并基于此提出使用中檢驗(yàn)液體流量計(jì)的在線校準(zhǔn)方法，著重強(qiáng)調(diào)了超聲流量計(jì)對(duì)于液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)技術(shù)要求和相關(guān)計(jì)算方法，并結(jié)合實(shí)例展開(kāi)驗(yàn)證和分析。最后指出利用便捷式超聲流量計(jì)為可以為液體流量計(jì)在線檢測(cè)提供便利，從而能夠?yàn)橐后w流量計(jì)在線量值追溯提供可靠途徑。
液體流量計(jì)廣泛利用于節(jié)能減排以及能量計(jì)量過(guò)程中，目前在很多企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中廣泛使用液體流量計(jì)，該儀表精度是與企業(yè)的生產(chǎn)成本核算以及能源節(jié)約有著十分緊密的聯(lián)系，但由于在實(shí)踐應(yīng)用中條件的限制，比如拆卸不便或者不能進(jìn)行斷流等，導(dǎo)致很多液體流量計(jì)無(wú)法按照有關(guān)規(guī)定完成定期拆送實(shí)驗(yàn)室檢定的任務(wù)，那么如何能夠解決這種問(wèn)題，并且在不影響液體流量計(jì)正常工作的基礎(chǔ)上能夠追溯其量值問(wèn)題，這是當(dāng)前很多企業(yè)和技術(shù)機(jī)構(gòu)急需解決的問(wèn)題。我國(guó)目前在液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)方面還沒(méi)有提出有效的措施，同時(shí)也沒(méi)有研發(fā)出計(jì)量精確度高的標(biāo)準(zhǔn)流量?jī)x器，因此目前較常用的是通過(guò)便捷式超聲波流量計(jì)對(duì)液體流量計(jì)進(jìn)行在線比對(duì)。通過(guò)對(duì)這種在線校準(zhǔn)的方法展開(kāi)論述，并提出解決液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)的方法思路，希望能給相關(guān)工作人員提供幫助。
一、超聲流量計(jì)的在線校準(zhǔn)工作原理。
目前我國(guó)最常用的一種液體流量計(jì)在線校準(zhǔn)的方法是利用超聲流量計(jì)進(jìn)行比對(duì)，可以通過(guò)流速的不同，使得超聲波在流體中傳播的速度發(fā)生一定的變化，并分別計(jì)算改變的這種信號(hào)，就可檢測(cè)到實(shí)際在流體中的流速，進(jìn)而獲得準(zhǔn)確的流量值。根據(jù)檢測(cè)原理可將其分為多普勒法，時(shí)差法，聲速偏移法等，而超聲波流量計(jì)在對(duì)液體流量計(jì)進(jìn)行在線對(duì)比時(shí)，主要利用的是時(shí)差法測(cè)量，通過(guò)測(cè)量聲波在流動(dòng)介質(zhì)中傳波的時(shí)間與及與流量之間的關(guān)系作為工作原理。一般情況下，聲波在流體中的傳播速度是由介質(zhì)近狀態(tài)下的傳播速度以及流體走向平均流速在生波方向上的分量組成，根據(jù)順流和逆流傳播時(shí)間以及各量之間的關(guān)系可以得出流體流速的表達(dá)公式，如下所示。
二、在線校準(zhǔn)的方法
利用便捷式超聲量計(jì)對(duì)液體流量及在線校準(zhǔn)主要采用的是標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)比法，具體來(lái)說(shuō)，就是在一定的時(shí)間段內(nèi)讀取被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)值，并根據(jù)公式計(jì)算被校準(zhǔn)的液體流量計(jì)的示值誤差以及重復(fù)性。一般來(lái)說(shuō)，便捷式超聲流量計(jì)的精度為 0.5 ，如果在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中超聲探頭管徑漁帶校準(zhǔn)的管徑之比大于二或者小于 0.5 時(shí)，所使用的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)應(yīng)當(dāng)增加 0.5% 的誤差，因而在現(xiàn)場(chǎng)使用超聲流量計(jì)允許的最大誤差為加減 0.5% 。目前我國(guó)在線使用的液體流量計(jì)中很多精度是高于一級(jí)水平的，同時(shí)由于便捷式超聲流量計(jì)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)條件，介質(zhì)，安裝管道數(shù)據(jù)等方面的影響，使得校準(zhǔn)數(shù)據(jù)會(huì)存在一定的偏差，一般在 3% 左右，有的可能超過(guò) 3% 接近 5% ，因此很難對(duì)被檢測(cè)的儀表進(jìn)行完全準(zhǔn)確性的判斷。由于采用直接的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比方法無(wú)法對(duì)比較準(zhǔn)的液體流量計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，因此提出了可以借鑒使用中檢驗(yàn)的思想，也就是默認(rèn)超聲流量計(jì)和被檢測(cè)的液體量級(jí)之間存在的系統(tǒng)誤差，在之后進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，需要盡量保持上次校準(zhǔn)的條件，比如安裝位置，參數(shù)設(shè)置，安裝方式等，并比較兩次校準(zhǔn)系統(tǒng)誤差是否發(fā)生較大變化。
（一）技術(shù)方面的要求
從技術(shù)上來(lái)看，使用便攜式超聲流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn)時(shí)，需要符合國(guó)家法定的鑒定機(jī)構(gòu)出據(jù)的證書(shū)，而且在線教程過(guò)程中系統(tǒng)誤差不應(yīng)低于 0.5% ，同時(shí)便攜式超聲流量計(jì)的安裝條件和安裝方式應(yīng)當(dāng)符合國(guó)家檢定規(guī)程的要求，其次，在線校準(zhǔn)可需要借助其他輔助設(shè)備，比如秒表，卷尺等計(jì)量器具，而且這些計(jì)量器具應(yīng)當(dāng)有相應(yīng)的檢定證書(shū)，被校準(zhǔn)的液體流量計(jì)有相應(yīng)的使用說(shuō)明書(shū)，周期校準(zhǔn)的流量計(jì)還需要提供上次校準(zhǔn)的檢定證書(shū)。最后為了能夠盡量減少在線校準(zhǔn)的誤差，在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)，需要將控制好環(huán)境條件，比如校準(zhǔn)的溫度，濕度，機(jī)械振動(dòng)等，同時(shí)應(yīng)當(dāng)在符合現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)條件的基礎(chǔ)上，明確測(cè)量介質(zhì)以及工作狀態(tài)，介質(zhì)溫度等參數(shù)，了解被校準(zhǔn)的液體流量計(jì)工作狀態(tài)和參數(shù)設(shè)置，當(dāng)確認(rèn)之后即刻開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。
（二）測(cè)量過(guò)程及方法
在關(guān)鍵測(cè)量方面可以使用輔助的量具，分別在換能器安裝位置附近的截面上大致等角分布測(cè)量 n 次外直徑，或者通過(guò)測(cè)量 n 此外周長(zhǎng)進(jìn)而推算出外直徑，在進(jìn)行壁厚測(cè)量時(shí)，需要在換能器安裝位置均分布五個(gè)點(diǎn)，使用測(cè)厚儀進(jìn)行壁厚測(cè)量，比如管道的材質(zhì)，厚度，襯里材料的，這些無(wú)法通過(guò)測(cè)厚儀測(cè)量的參數(shù)需要從現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)資料中獲得。標(biāo)準(zhǔn)表安裝過(guò)程中可以將管道參數(shù)輸入標(biāo)準(zhǔn)表中，在獲得換能器安裝距離之后，在安裝標(biāo)準(zhǔn)表管段上劃上定位，確定換能器位置。清理安裝位置附近的關(guān)閉，將管壁上的污垢油漆除干凈，確保管道的材質(zhì)暴露出來(lái)，在換能器表面均勻涂耦合劑，同時(shí)將換能器上的標(biāo)志對(duì)準(zhǔn)安裝位置，能夠保證發(fā)生面與管壁的直接接觸，利用緊固件將換能器進(jìn)行位置固定，將換能器的信號(hào)通過(guò)電纜連接到轉(zhuǎn)換器上，按照要求需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行不斷調(diào)試，已到達(dá)到最佳狀態(tài)為止。從校準(zhǔn)的次數(shù)上來(lái)看，需要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)情況確定校準(zhǔn)流量，同時(shí)每個(gè)流量點(diǎn)需要進(jìn)行三次校準(zhǔn)，在現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法調(diào)節(jié)流量基礎(chǔ)上，可以通過(guò)不同時(shí)段進(jìn)行校準(zhǔn)，且在一次實(shí)驗(yàn)中瞬時(shí)流量的最大變化不應(yīng)超過(guò) 5% 。
三、數(shù)據(jù)實(shí)例分析
現(xiàn)有一臺(tái)口徑為 150 毫米的液體流量計(jì)，在線校準(zhǔn)的信息如下表所示，在保證安裝方式管道參數(shù)以及被測(cè)介質(zhì)設(shè)定參數(shù)都相同的條件下，分別進(jìn)行兩次在線校準(zhǔn)，以第一次校準(zhǔn)的平均系數(shù)以及第二次教程的平均系數(shù)之間的測(cè)量偏差進(jìn)行比較，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，由于檢定超聲探頭直徑與校準(zhǔn)管徑之比小于 0.5 ，所適用的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)應(yīng)當(dāng)曾加 0.5% 的系統(tǒng)誤差值。
四、小結(jié)
從上述數(shù)據(jù)可以看出，雖然在現(xiàn)場(chǎng)利用便捷式的流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，系統(tǒng)誤差較大，但兩次較準(zhǔn)的測(cè)量偏差還是比較小的，可以說(shuō)被校準(zhǔn)的液體流量計(jì)沒(méi)有發(fā)生明顯的變化，后續(xù)可以繼續(xù)使用，無(wú)需送去檢定校準(zhǔn)，從而可以為液體流量計(jì)在線測(cè)量值追溯提供便捷途徑。雖然采用檢驗(yàn)的思想為液體流量及在線校準(zhǔn)提供可操作性的辦法，但是在實(shí)際調(diào)整過(guò)程中依然存在以下問(wèn)題，首先被校準(zhǔn)的液體流量計(jì)需要在實(shí)驗(yàn)室檢定合格之后安裝到管路上，需要試用一個(gè)月之后完成第一次校準(zhǔn)之后，每年需要定期進(jìn)行一次校準(zhǔn)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，超聲流量計(jì)在校準(zhǔn)介質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境以及安裝方式的適應(yīng)性提高，以上問(wèn)題是影響最終測(cè)量準(zhǔn)確性的主要因素，如何能夠更加精確進(jìn)行校準(zhǔn)液體流量計(jì)。此外，在利用便攜式超聲流量計(jì)對(duì)液體流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)對(duì)于測(cè)量數(shù)據(jù)采集，還只能依靠人工進(jìn)行，由于收到主觀因素的影響，可能對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果存在不確定性因素。
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