DN500以上大口徑電磁流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)方法

 

在供暖系統(tǒng)中，已逐漸地采用了大口徑熱能表，但我國(guó)還沒(méi)有大口徑熱能表檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置，而且生產(chǎn)大口徑熱能表所要求的技術(shù)也越來(lái)越高。熱能表由流量傳感器、配對(duì)溫度傳感器和計(jì)算器3個(gè)部分組成，根據(jù)檢定的原理，熱能表檢定主要指對(duì)流量測(cè)量裝置即流量計(jì)的檢定[1]。此外，在大口徑熱能表檢定時(shí)需要大口徑的流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，一般使用電磁流量計(jì)，這樣可以提高熱能表的檢定準(zhǔn)確性。

 

電磁流量計(jì) 的測(cè)量精度高（0.5%、0.3%）；測(cè)量管道內(nèi)無(wú)障礙物與可動(dòng)部件，流體流經(jīng)儀表無(wú)壓損；測(cè)量范圍較寬，滿度值時(shí)在0.5-15m/s內(nèi)選定，最大測(cè)量口徑達(dá)到3000mm，所以電磁流量計(jì)被公認(rèn)為理想的大管徑計(jì)量?jī)x表[2-4]。

 

1 流量計(jì)檢定方法

 

大口徑電磁流量計(jì) 的檢定裝置包括流體源、穩(wěn)壓裝置、管路系統(tǒng)、計(jì)時(shí)器、標(biāo)準(zhǔn)容器以及換向器等附設(shè)備。工作原理：將被檢流量計(jì)安裝到裝置上，啟動(dòng)液體循環(huán)系統(tǒng)，使液體流經(jīng)被檢流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，同步操作被檢流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度和重復(fù)性[5-7]。

 

根據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)量具的不同，檢定方法分為容積法、質(zhì)量法和標(biāo)準(zhǔn)表法[5-7]。容積法是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)容器測(cè)量一段時(shí)間內(nèi)工作量器中的液體體積流出量。質(zhì)量法是通過(guò)天平稱量一段時(shí)間內(nèi)容器中的液體質(zhì)量，從而計(jì)算出流量。標(biāo)準(zhǔn)表法是以標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)器具，使流體在相同時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計(jì)的計(jì)量性能[8-9]。

 

容積法[10-11]分為靜態(tài)容積法和變水頭法（動(dòng)態(tài)容積法）。靜態(tài)容積法將水塔和標(biāo)準(zhǔn)容器分開(kāi)，壓頭恒定，靜態(tài)讀數(shù)；變水頭法將水塔和標(biāo)準(zhǔn)容器分開(kāi)，壓頭一直變小，動(dòng)態(tài)讀數(shù)。容積法的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，標(biāo)準(zhǔn)容器的容積隨流量計(jì)口徑增大而增大、隨檢定時(shí)間的增長(zhǎng)而增加。標(biāo)準(zhǔn)表法克服了以上缺點(diǎn)，在相同流量下，標(biāo)準(zhǔn)表法應(yīng)用容器的容積較容積法小，而且檢定的時(shí)間可以加長(zhǎng)。對(duì)于分辨率不高的被檢表來(lái)說(shuō)，加長(zhǎng)檢定時(shí)間是一種有效減小檢定誤差的方法。一般的檢定裝置采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行檢定，對(duì)于檢定要求高的儀表采用標(biāo)準(zhǔn)表法加質(zhì)量法進(jìn)行檢定，以保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

 

2 流量計(jì)檢定

 

電磁流量計(jì) 計(jì)量器具在安裝使用前必須進(jìn)行首次強(qiáng)制檢定，這就需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢定。在使用過(guò)程中還需要對(duì)其進(jìn)行后續(xù)檢定，也就是在線檢定，以保證其測(cè)量的準(zhǔn)確性[12-17]。

 

2.1 實(shí)驗(yàn)室檢定

 

實(shí)驗(yàn)室大口徑流量計(jì)檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置采用恒水頭式結(jié)構(gòu)，原理圖如圖1所示。

裝置的水塔起溢流穩(wěn)壓作用，水頭高30m，容積為1000m3，符合大口徑儀表的檢定要求，最大流量為15000m3/h；水池容量為2000m3；標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)采用E-magDN1000mm的智能電磁流量計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)直管段DN1000mm總長(zhǎng)50m，被檢流量計(jì)的試驗(yàn)管段總長(zhǎng)為36m，滿足電磁流量計(jì)檢定時(shí)對(duì)直管段的要求；裝置精確度為0.15%；測(cè)控系統(tǒng)采用工控機(jī)控制，用數(shù)據(jù)采集卡采集流量、壓力等測(cè)量參數(shù)，編寫軟件對(duì)被檢表進(jìn)行檢定，并對(duì)誤差進(jìn)行修正[18-19]。

 

根據(jù)JJG164-2000《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和儀器的不確定度應(yīng)優(yōu)于被檢裝置的不確定度。因此標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)應(yīng)具有較高的精確度、可靠性良好、流量范圍寬等特點(diǎn)，比較各種流量計(jì)，選擇電磁流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表。因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)公稱通徑范圍大，從DN3到DN3000；流體最高流速可達(dá)15m/s；轉(zhuǎn)換器采用功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高的新穎勵(lì)磁方式，精度可達(dá)±0.3%或±0.5%，流量范圍度可達(dá)1500∶1；轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型，采用16位微處理器，易于編程，設(shè)定參數(shù)方便，應(yīng)用可靠性強(qiáng)的表面安裝技術(shù)（SMT），可進(jìn)行自診斷；電磁流量計(jì)為雙向測(cè)量，有3個(gè)積算器，有脈沖、電流、數(shù)字通訊等多種輸出信號(hào)，滿足二次儀表測(cè)量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信[20]。

 

選擇智能電磁流量計(jì) 作為標(biāo)準(zhǔn)表，并用標(biāo)準(zhǔn)表法對(duì)該儀表在不同流量下測(cè)量多個(gè)流量點(diǎn)。電磁流量計(jì)隨著流量的增大線性減小，誤差減小。

 

2.2　現(xiàn)場(chǎng)檢定

 

流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)工作條件與實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)的工作條件相差很大，流量計(jì)準(zhǔn)確度偏離無(wú)法確定[21]。

 

現(xiàn)場(chǎng)檢定同樣也應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行檢定，選擇便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，便攜式超聲波流量計(jì)是一種外夾便攜式的流量計(jì)量?jī)x表，具有精度高、重復(fù)性好、靈敏度高、安裝使用方便、能在露天惡劣環(huán)境下工作等特點(diǎn)，比較適用于大口徑流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和校準(zhǔn)。經(jīng)比較，選用美國(guó)寶麗森DCT-7088電磁流量計(jì)，它基本滿足上述要求，此流量計(jì)采用了先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)和聲波時(shí)差探測(cè)法，可以降低測(cè)量介質(zhì)中固體或氣泡對(duì)測(cè)量精度的影響。配有“TimeGATE”信號(hào)分析軟件，可利用微軟Win2dows風(fēng)格圖形界面形式來(lái)設(shè)置流量計(jì)并進(jìn)行全面的波形分析，來(lái)取代對(duì)流量計(jì)的直接設(shè)置和操作[22]。

 

其原理是：在現(xiàn)場(chǎng)大口徑電磁流量計(jì) 所在管道上安裝一個(gè)準(zhǔn)確度較高的便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，同時(shí)記錄被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表的流量，以標(biāo)準(zhǔn)表作為標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算被檢流量計(jì)的誤差，進(jìn)而調(diào)整被檢流量計(jì)系數(shù)，使被檢電磁流量計(jì)與便攜式超聲波流量計(jì)示數(shù)相一致，以達(dá)到檢測(cè)、校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)的目的。