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大口徑電磁流量計流量不準確的校準方法

電磁流量計常見問題 2018年12月19日 09:50:14

摘要:文中介紹了一種因地制宜，巧妙地利用蓄水池作為標準容器進行大口徑電磁流量計校準的方法，從方法的可行性進行了分析和研究，并對測量值的測量不確定度進行分析與評定，從而提高利用進行大口徑流量計進行現場校準的可信性。

0、引言：

節能降耗的形勢已日益嚴峻，能源計量是用能單位計量工作的重要環節，加強能源計量管理，能有效促進用能單位實行能源的定量化管理。而作為能源計量的重要組成部分，流量計量也逐漸引起人們重視。隨著流量計量的日益普及，計量工作者們不僅已通過很多成熟的手段實現了流量計的實驗室檢定校準，而且還提出了一些現場的在線檢測方法。

1、概述：

安徽省計量院受蕪湖市某自來水公司的委托，他們反映某水廠的出口計量可能存在計量不準確的問題，請我們幫助現場校準。蕪湖市是安徽省的一個沿江城市，城市的取水水源主要是利用長江水源，該市某一水廠地處江邊，而且是新建的現代化水廠，其基建的圖紙基本完整，我們在深入了解了取水和用水的流量計量后，計劃用兩種方法對流量計進行現場校準，一種是用便攜式超聲流流量計進行校準，另一種是利用現場蓄水池作為標準器校準電磁流量計，然后我們再比較校準結果。

2、現場校準方法的研究：

2.1、利用便攜式超聲流流量計作為標準器：

首先，我們用便攜式超聲流流量計進行校準進行現場校準，得出示值誤差為－2.58%。

2.2、利用現場蓄水池作為標準器：

系統校準方案如圖1所示。

2.2.1、測量儀器的選擇：

我們是利用水池的作為標準容積對現場安裝的電磁流量計進行校準。所用主要標準器是鋼卷尺、鋼直尺、投入式液位計、計時器秒表等輔助設施。具體參數選擇如下:

鋼卷尺:

(1)測量范圍:(0～100)m;

(2)準確度等級:I級。

投入式液位計:

(1)測量范圍:(0～5000)mm;

(2)***大允許誤差MPE:0.2%FS。

此設備我們選用GE的產品，性能穩定，重復性好。

2.2.2現場實驗數據(見表1)

用蓄水池作為標準器使用，其實際體積的計算公式如下:

Vi=L×B×Hi－VF

式中:L—蓄水池的長度(m);

B—蓄水池的寬度(m);

Hi—蓄水池的的實際深度(m);

Vi—現場校準流量計時的有效實際用水體積(m3);

VF—蓄水池內應扣除附加無效積體(m3)。

假定附加體積量為VF—1.5m3，則:

Vi=L×B×Hi－VF

=130.402×41.324×Hi－1.500

=5388.739×Hi－1.500

若我們把測定的蓄水池的容量作為現場校準流量計的標準累計體積量，則:

Vs=Vi=5388.739×Hs－1.500

實際現場安裝了一臺DN800口徑的電磁流量計，蓄水池的有效深度約為4.5m。

實際測量時我們選擇午夜12:00以后開始進行現場校準，此時夜深人靜，整個地區用水量相對處于比較少的時候，我們開始進行試驗，先關閉蓄水池的進水閥同時閉出水計量的電磁流量計的進水閥，待水位穩定后，我們記錄蓄水池的液位高度和電磁流量計的初始值，再打開電磁流量計后端的出口閥門并同時啟動計時裝置，電磁流量計流量穩定后，流量計的瞬時流量顯示值約為7820.5m3/h左右。待流量計走了60min后關閉電磁流量計后端的出口閥門。此時，液位的顯示差值為1.435m，此時電磁流量計走了7660.8m3。計算電磁流計的示值誤差:

由于是現場校準，我們通常用示值誤差一般不超過±2%來進行判斷。故校準結果符合現場使用要求。

2.2.3、校準結果的測量不確定度分析：
以上校準結果能否可能作為校準結果進使用呢?下面我們對現場校準的結果進行測量不確定度評估:

(2)根據測量不確定度傳播律有:

(3)分析測量不確定度來源

本案例的測量不確定度的主要來源有:

①蓄水池的長度的不確定度u(L);

②蓄水池的寬度的不確定度u(B);

③蓄水池的深度的不確定度u(Hi);

④被校準流量計的讀數不確定度u(Vi);

⑤各類標準器的不確定度(可包含相應的長、寬、高)中合并計算;

⑥水溫、水壓、蓄水池液面波動性所引起不確定度，本案可忽略不計。

(4)計算各不確定度分量

測量用鋼卷尺的***大允許誤差為Δ按均勻分布，則不確定度為:

被檢流量計的***大允許誤差為MPE:±0.5%，按均勻分布，對應的7660.8m3的測量不確定度為:

一、概述

智能電磁流量計由傳感器和轉換器兩部分構成。它是基于法拉第電磁感應定律工作的，用來測量電導率大于5μS/cm導電液體的體積流量，是一種測量導電介質體積流量的感應式儀表。除可測量一般導電液體的體積流量外，還可用于測量強酸強堿等強腐蝕液體和泥漿、礦漿、紙漿等均勻的液固兩相懸浮液體的體積流量。

廣泛應用于石油、化工、冶金、輕紡、造紙、環保、食品等工業部門及市政管理，水利建設、河流疏浚等領域的流量計量。

二、特點

·智能電磁流量計測量不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率變化的影響。

·智能電磁流量計測量管無阻礙流動部件、無壓損、直管段要求較低。

·智能電磁流量計傳感器可帶接地電極，實現儀表良好接地。

·智能電磁流量計傳感器采用先進加工工藝，使儀表具有良好的抗負壓能力。

·轉換器采用液晶背光式顯示，可使反射陽光下或暗室內的讀數變得容易。

·通過紅外線遙控設定參數，在惡劣的環境下不打開轉換器的蓋板也可以安全的進行設定。

·智能電磁流量計轉換器具有自診斷報警輸出，空負載檢測報警輸出，流量上下限報警輸出，兩極流量值報警輸出等功能。

·智能電磁流量計不僅可用于一般的過程檢測，還適用于礦漿、紙漿及糊狀液的測量。

三、詳細參數

儀表通經	DN10-DN2000
公稱壓力	0.6 ～ 70MPa
精度等級	0.5級或1.0級
安裝方式	法蘭安裝，可選法蘭夾持
環境溫度	-25℃～+60℃
介質溫度	分體型：氯丁橡膠襯里、聚氨酯襯里：-10℃～+8℃ PTFE襯里、PFA襯里、F46襯里：-10℃～+160℃ 一體型： -10℃～+80℃
介質電導率	＞5μs/cm
可測較低流速	0.1米/秒
可測***高流速	15米/秒
量程比	1:20，可按客戶要求訂制
顯示器	標配
信號輸出	脈沖/4-20mA（負載電阻0-750Ω）
供電電源	220VAC,允差15%或+24VDC，紋波≤5%
通訊接口	可選RS485/RS232
通訊協議	MODBUS、HART、Profibus等
測量管體（襯里）材質	氯丁橡膠、聚氨酯、PTFE、PFA、F46等耐腐材料
測量元件（電極）材質	316L不銹鋼、鈦合金、哈氏合金、鉭合金、鉑銥合金、碳化鎢等
防爆等級	Exd[ia]qIICT5/ ExmbⅡT4
結構形式	一體型、分體型、沉浸型、防爆型
防護等級	IP65、IP68可選（IP65：塵密、防噴水；IP68：塵密、可連續浸水，只限分體型）
整機功耗	＜15W

常用流速-流量對照表流速（m/s）；流量（m3/h）口徑（mm）

	0.5	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
10	0.14	0.28	0.57	0.85	1.1	1.4	1.7	2.	2.3	2.5	2.8
15	0.32	0.64	1.3	1.9	2.5	3.2	3.8	4.5	5.1	5.7	6.3
20	0.57	1.1	2.3	3.4	4.5	5.7	6.8	7.9	9.0	10	11
25	0.88	1.8	3.5	5.3	7.1	8.8	11	12	14	16	17.6
32	1.4	2.9	5.8	8.7	12	14	17	20	23	26	28.9
40	2.3	4.5	9.0	14	18	23	27	32	36	41	45.2
50	3.5	7.1	14	21	28	35	42	49	57	64	70
65	6.0	12	24	36	48	60	72	84	96	107	119
80	9.0	18	36	54	72	90	109	127	145	163	180
100	14	28	57	85	113	141	170	198	226	254	282
125	22	44	88	132	177	221	265	309	353	397	441
150	32	64	127	191	254	318	382	4, 45	509	572	636
200	57	113	226	339	452	565	678	791	904	1017	1131
250	88	177	353	530	707	883	1060	1236	1413	1590	1767
300	127	254	509	763	1017	1272	1526	1780	2035	2289	2545
350	173	346	692	1039	1385	1731	2077	2423	2769	3116	3464
400	226	452	904	1356	1809	2261	2713	3165	3617	4069	4523
450	286	572	1145	1717	2289	2861	3434	4006	4578	5150	5725
500	353	707	1413	2120	2826	3533	4239	4946	5652	6359	7069
600	509	1017	2035	3052	4069	5087	6104	7122	8139	9156	10180
700	692	1385	2769	4154	5539	6924	8308	9693	11078	12463	13847
800	904	1809	3617	5426	7235	9043	10852	12660	14469	16278	18086
900	1145	2289	4578	6867	9156	11445	13734	16023	18312	20602	22891
1000	1413	2826	5652	8478	11304	14130	16956	19782	22608	25434	28260
1200	2035	4069	8139	12208	16278	20347	24417	28486	32556	36625	40694
1400	2769	5539	11078	16617	22156	27695	33234	38773	44312	49851	55390
1600	3617	7235	14469	21704	28938	36173	43407	50642	57876	65111	72346
1800	4578	9156	18312	27469	36625	45781	54937	64094	73250	82406	91562
2000	5652	11304	22608	33912	45216	56520	67824	79128	90432	101736	113040

3、結語：

雖然我們現在可能利用便攜式超聲流量計進行現場校準，但現在校準結果的置信度往往令人擔憂，特別是使用時間較長的管道，往往內部結垢比較嚴重，其校準結果出現的偏差比較大，這時我們就無法確認是測量方法問題還是流量計的計量準確度存在問題，因此，我們用蓄水池作用標準容器進行大口徑電磁流量計的校準不失是現場進行大口徑流量現場校準方法的一種補充。

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