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V錐流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法探討

來(lái)源:ABG儀表集團(tuán)   2013年06月07日 10:52  
主要討論了采用比對(duì)法對(duì)V錐流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn)的過(guò)程,分析其在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí),受工作條件、環(huán)境變化而產(chǎn)生的誤差因素的影響,經(jīng)過(guò)不確定度的分析和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證,達(dá)到滿足現(xiàn)場(chǎng)使用的要求。

    在石油、化工、水電等工礦部門,對(duì)液態(tài)流體流量的檢測(cè)已成為貿(mào)易交接和工業(yè)生產(chǎn)中*的重要組成部分。而各種檢測(cè)流量的電磁、渦輪、差壓、容積和質(zhì)量等流量計(jì)都需要將其差壓變送器安裝在管內(nèi),不僅不便于拆卸,而且有的受工況(無(wú)法停車)和流體性質(zhì)(有毒、有腐蝕性、易爆及帶放射性)的影響根本無(wú)法拆卸。因此,如何對(duì)越來(lái)越多的大管徑、大流量的液體流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn),成為一個(gè)意義重大亟待解決的問(wèn)題。

    1 校準(zhǔn)方法

    1.1 校準(zhǔn)條件

    一般情況下,超聲波換能器的安裝位置應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)管段上游直管段不小于15倍管徑長(zhǎng)度,下游直管段不小于10倍管徑長(zhǎng)度。對(duì)水泵、半開閥門等嚴(yán)重?cái)_流件,應(yīng)保證前后各30倍管徑長(zhǎng)度直管段。V錐流量計(jì)本體可視為直管段。標(biāo)準(zhǔn)管段及流量計(jì)傳感器法蘭密封墊不能阻礙流體[1]。

    環(huán)境溫度、大氣相對(duì)濕度、大氣壓力應(yīng)符合使用要求,外界磁場(chǎng)、機(jī)械振動(dòng)應(yīng)小到對(duì)流量計(jì)影響可忽略不計(jì)的程度。管道中應(yīng)充滿水且不含有氣泡。

    對(duì)于200mm以下(含200mm)管道,校準(zhǔn)前應(yīng)對(duì)超聲波流量計(jì)進(jìn)行零點(diǎn)檢驗(yàn)設(shè)定。

    1.2 校準(zhǔn)操作

    1.2.1 被檢流量計(jì)工作狀態(tài)檢查

    根據(jù)V錐流量計(jì)使用說(shuō)明書要求,檢查確定流量計(jì)是否正常工作。根據(jù)V錐流量計(jì)檢定證書或出廠校驗(yàn)單,檢查轉(zhuǎn)換器中影響計(jì)量準(zhǔn)確度關(guān)鍵參數(shù)的輸入是否正確。具備停流條件的管道,檢查V錐流量計(jì)的零點(diǎn)流量。

    1.2.2 超聲波流量計(jì)的安裝

    超聲波流量計(jì)串聯(lián)安裝在流量計(jì)上游側(cè)或下游側(cè)。用量具分別在換能器安裝位置附近的同一截面上大致等角分布測(cè)量n次外直徑,或測(cè)量n次外周長(zhǎng)推算出外直徑,其平均值D按式(1)計(jì)算[2]。

        (1)

    式(1)中:n—測(cè)量次數(shù),n≥4;

        Di—第i點(diǎn)測(cè)得的管道外直徑或推算出的外直徑。

    在換能器安裝位置均布5個(gè)點(diǎn),使用測(cè)厚儀測(cè)量管道壁厚,并取其平均值.對(duì)無(wú)法測(cè)量的參數(shù),如管道材質(zhì)、襯里材料、厚度等,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)資料查明并確認(rèn)。將以上管道參數(shù)輸入標(biāo)準(zhǔn)表內(nèi),得出換能器安裝距離L。在標(biāo)準(zhǔn)管段上劃線定位,以便準(zhǔn)確地安裝。也可用坐標(biāo)紙剪成寬為L(zhǎng)的長(zhǎng)條,圍在管壁上,使紙長(zhǎng)等于周長(zhǎng),然后對(duì)折,定出換能器的位置。也可參照使用說(shuō)明書推薦的方法執(zhí)行。

    清理已定安裝位置附近的管壁(比換能器約大一倍的面積),將管壁上的油漆、鐵銹、污垢等清除干凈,露出金屬。在換能器表面均勻涂以耦合劑,將換能器上標(biāo)志對(duì)準(zhǔn)安裝位置,使其發(fā)射面與管壁緊密接觸.用緊固件將換能器固定在管道上。將換能器信號(hào)傳輸電纜連接到轉(zhuǎn)換器上。按要求將信號(hào)調(diào)試到*狀態(tài)。

    1.2.3 流量計(jì)計(jì)量性能校準(zhǔn)

    1.2.3.1 示值誤差

    根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定校準(zhǔn)流量點(diǎn),每個(gè)流量點(diǎn)校準(zhǔn)3次。現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法調(diào)節(jié)流量時(shí)可以采用在不同的時(shí)段進(jìn)行校準(zhǔn)。流量點(diǎn)一般選則1~3個(gè)[3]。

    每次校準(zhǔn)時(shí),同時(shí)讀取并記錄流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)表的示值。若讀取的數(shù)值為瞬時(shí)值,則至少讀取20個(gè)數(shù)值,取其平均值;若讀取的數(shù)值為累積值,則應(yīng)保證大于zui小讀數(shù)的1000倍或讀取至少20min的累積值。

    流量計(jì)每個(gè)流量點(diǎn)每次校準(zhǔn)的相對(duì)示值誤差按式(2)計(jì)算。

       (2)

    式(2)中:qij——第i流量點(diǎn)第j次校準(zhǔn)時(shí)的流量計(jì)示值(瞬時(shí)值或累積值);

        (qs)ij——第i流量點(diǎn)第j次校準(zhǔn)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)表示值(瞬時(shí)值或累積值)。

    1.2.3.2 重復(fù)性

       (3)

    式(3)中:n——第i流量點(diǎn)的校準(zhǔn)次數(shù),n≥3;

    Ki——按類同式(1)計(jì)算;

    Kij——按式(4)計(jì)算。

       (4)

    2 不確定度分析

    2.1 數(shù)學(xué)模型:

       (5)

    式(5)中:q——被校流量計(jì)示值(瞬時(shí)值或累積值);

        qs——標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)示值(瞬時(shí)值或累積值)。

       (6)

    式(6)中:vi——聲道上線平均流速[4];

        K——流速分布修正系數(shù);

        d——管道內(nèi)徑。      

    2.2 各不確定度分量:

    標(biāo)準(zhǔn)表示值qs的不確定度[6]

    測(cè)量管徑d的不確定度,(管徑測(cè)量誤差為δ,按矩形分布考慮)。

    重復(fù)性Er的不確定度[5]ur(Er),將各流量點(diǎn)中重復(fù)性zui大值代入,cr(Er)=1。

    平均示值誤差不確定度:

        (7)

    式中:Ei—第i流量點(diǎn)的平均示值誤差;

        E—所有流量點(diǎn)的平均示值誤差。

        靈敏系數(shù)

    由于溫度、壓力和直管段等影響相對(duì)較小,忽略其不確定度的影響[6-8]。

    2.3 合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度:

    合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度ucr按下式計(jì)算。

    

    擴(kuò)展不確定度Ur=k·ucr,k=2.

    3 比較和結(jié)論

    近幾年來(lái),通過(guò)一系列的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),利用上述方法對(duì)液體流量計(jì)進(jìn)行在線的校準(zhǔn),取得了比較可信的結(jié)果。表1顯示了對(duì)不同口徑規(guī)格的孔板流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn)的示值誤差結(jié)果和實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)裝置上檢定結(jié)果的比較情況:

    通過(guò)上述數(shù)據(jù)的對(duì)比,我們可以得出以下結(jié)論:對(duì)同*量計(jì),在線校準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)室檢定得到的誤差結(jié)果符號(hào)*一致,說(shuō)明兩種測(cè)量方法的結(jié)果是一致的;兩種測(cè)量結(jié)果的zui大差值也在1%左右以內(nèi),符合不確定度評(píng)定的要求,完夠滿足現(xiàn)場(chǎng)使用對(duì)液體流量計(jì)誤差的需要。

 

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