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液体流量计在线校准方法分析
发布时间:2020-5-7 08:22:37

摘要:摘要:一般来说,在工业现场中对流体流量进行测量的仪器都被称为流量计或者流量表。在工业测量过程中,流量计是一种十分重要的仪表。近几年工业行业的不断发展,对流量的测量准确度以及流量测量的范围提出了更高的要求。为了满足不同用途的流量测量,相关人员积极研发出了各种不同类型的流量计,并广泛地应用于各种不同的行业中。文章针对液体流量计在线校准方法展开了简要的分析。
0引言
  在工业生产中,计量是一项重要的工作环节。在计量科学技术中,流量计量有着重要的影响,并且与国防建设、国民经济以及科学研究之间都有着十分密切的联系。做好流量工作,对于产品质量的保证以及生产效率的提升都有一定的促进意义。
1液体流量计在线校准方法
  液体流量计可以分为超声波式、电磁式、涡轮式、涡街式、浮子式、质量式以及容积式,不同种类的流量计在不同的领域中都有着广泛应用。在现场在线校准的过程中,大多并无相应的在线校准技术规范,而校准行为通常是参照流量所对应的检定规程开展。
1.1标准容积法
  首先,工作人员将流量进行调节,并将其控制在需要进行校准的流量点。其次,将流量计的截止阀关闭,在下游预留口处或者下游出口处,通过利用软管或者活接头的方式将液体流量计与标准金属量器的注液口进行连接,继而将截止阀打开,使标准金属量器中充满标准液体,然后将截止阀关闭。最后,工作人员通过对标准金属量器的示值与被校表的累计流量进行对比,从而确定出示值的误差值。
  标准容积法测量的优点包括:(1)在标准容积法中应用的是标准金属量器,容量大致为1~5000L,所具有的测量精度相对较高。(2)标准容积法的测量与标准表法有一定的不同,标准容积法不必事先对被测管道的材质、周长、壁厚等参数进行了解,降低了测量结果受到外部因素影响的程度。
  标准容积法测量的缺点包括:(1)使用该方法时,必须要在校准现场有预留口,以确保标准金属量器能够与计量计进行连接,但是绝大部分的校准现场都无法满足这一-条件.(2)由于受到标准金属量器大小的限制.,被校的液体流量计口径有--定的限制,-般来说,只有对于口径小于80mm的液体流量计进行测量时会选用该方法。(3)标准容积法在应用前后都需要工作人员手动对其进行截止阀的开关,有可能导.致测:量出现误差,再利用标准容积法进行校准时,需要进行断流操作,这对于某些区域中的液体流量计并不适用"。
1.2标准表法
  首先,通过在液体流量计的上游侧或者下游侧将外夹式的超声波流量计以串联的方式进行安装,同时还需要在外夹式的超声波流量计的换能器附近的同一截面上等角分布量具,对外直径进行测量。其次,需要在外夹式的超声波流量计的安装位置上均匀分布3个点,并通过测量仪对管道的厚度进行测量,对于无法测量的部分参数,工作人员必须要根据相关的技术资料对其进行现场确认。再次,将测得的管道参数输入到外夹式的超声波流量计中,最终得出换能器的安装距离,并在标准管段上进行标注划线定位,为准确安装提供保障。对于已定安装位置周围的管壁要进行清理,露出管道材质,并对其进行打磨。工作.人员还需要在外夹式的超声波流量计的表面涂刷耦合剂,并在换能器上将对准安装位置进行标志,确保换能器的接受面以及发射面能够与管壁之间进行紧密接触。最后,通过利用紧固件将换能器进行固定,并对信号进行调试,对外夹式的超声波流量计的示值以及被测液体流量计的示值进行读取。
  标准表法测量的优点包括:(1)操作简便,具有较强的实用性,能够对不同口径的液体流量计进行在线校准.(2)便于携带,能够进行不断流测流:(3)对于液体流量计的测量精度相对较高。
  标准表法测量的缺点包括:(1)在使用标准表法之前,必须要对被测管道的各方面信息进行全面了解,管道的相关参数对于换能器的安装位置有-定的影响,因此,标准表法在使用过程中很容易受到外界因素的影响。(2)对于管道内的液体是否满管无法进行准确判断,并且也无法对管道内是否存在气泡进行准确判断,这对于测量的结果影响相对较大口。
1.3电参数法
  在使用电参数法进行在线校准的过程中,有以下几种方法:(1)通过使用数字万用表对励磁线圈电阻进行测量。(2)通过利用兆欧表以及绝缘电阻测试仪对励磁线圈对地绝缘电阻进行测量。(3)对传感器的接地电阻进行测量。(4)对电机对地电阻的偏差率进行测量。(5)对外壳与电源端子之间的绝缘电阻进行测量。(6)对转换器的示值出现的误差进行测量.(7)对零点进行校准。
电参数法测量的优点包括:电参数法在应用过程中不需要像标准表法-样,需要在校准工作开展之前对被测管道的相关参数进行了解,在一-定程度上将测量结果受到外界因素影响的概率降低。
  电参数法测量的缺点包括:(1)对于流量测量与电参数测量之间的函数关系难以进行确定,因此,电参数法仅仅只能作为定性测量,而不是定量测量。(2)由于不同的生产厂家在生产流量计使,设定的电参数具有一定的差异性,因此无法形成统一的标准。
2管道式液体流量计在线校准
2.1在线校准的要求
(1)校准的条件:在液体流量计检定装置上安装被检流量计以及校准标准器,安装过程中必须要严格根据相关标准要求进行安装。
(2)标准器具的要求:以检定合格的便携式超声波流量计作为标准器具,配合不同超声波发射频率的传感器,可对DN15-2400之间管道进行测量。
(3)校准描述:利用超声波的时差法原理,在此基础上,通过对示值的误差进行对比的方式达到校准的目的。.
2.2数学模型
  首先,电磁流量计的相对示值误差在计算时,应当采用的公式为:,在该公式中,9:E代表的是电磁流量计所产生的示值误差;qs代表的是电磁流量计的瞬间值示值,qs代表的是标准器的瞬
间值显示值。而标准器的瞬间值显示值的计算公式为:,在该公式中,q.代表的是标4准器的瞬间值显示值;v代表的是声道上线的平均流速;K代表的是流速的分布修正系数;而d则为管道的内径。
其次,灵敏系数。灵敏系数的公式为:

  最后,不确定度的传播。在标准器瞬间值显示值的计算公式以及灵敏度系数的计算公式以及电磁流量的相对误差示值计算公式中,各个输人量之间都不相关,在电磁流量计的示值误差标准不确定度的公式则为:

2.3输入量的相对不确定度评定
  首先,标准器示值的不确定度。对于标准器示值的不确定度在相关的标准器鉴定证书中可以看到其.最大的允许误差大致为+0.5%,根据均匀分布进行考虑,k=、√3,因此,对于标准器示值的不准确度计算公式为:
  其次,测量管径引入的不确定度。根据不同的测量范围,其最大允许误差也有一定的差异,测量范围在0~150的,其最大允许误差主要是±0.02,而测量范围在1500~2000,其最大的允许误差为±0.14。实测的管径大致为81mm,-工作人员根据矩形分布进行考虑,K=√3,因此,对于测量管径的不确定度的计算公式为:

  再次,测量重复性的不确定度。对于测量重复性而引入的不确定度,工作人员可以通过采用多次测量而得到,可以通过采用A类评定方法对其进行评定。确定出3个流量较准点,并对每一个校准点校准10次。根据最终得出的校准结果,工作人员通过对80%处的校准点的10处示值误差值进行计算,最终可以得出,对于单次实验的标准变差进行计算的计算公式为:,在该公式中,E;主要代表的就是在第i流量点出第J次出现的示值误差,而E主要代表的是在第i流量点处的平均示值误差。
最后,平均示值误差的不确定度。平均示值的误差不确定度计算公式为:

  在该公式中,`E代表的是在第i流量点出的平均示值误差,而`E代表的则是所有流量点的平均示值误差。对于平均示值的误差汇总如表1所示。

2.4不确定度的合成
不确定度的分析如表2所示。

  合成标准的不确定度的计算。由于在以上各项.中,各个标准不确定度之间的分量并没有紧密的联系,因此,对于合成标准的不确定度计算公式为:

不确定度的扩展。将包含因子K的值取定为2,那么,液体流量计的测量结果相对扩展的不确定度则应当为:
  对于不确定度的应用。在我国的计量科学技术组成中,流量计量最终所得出的结果是否准确对于产品的质量以及科学技术的发展以及生产效率的提升都有着直接性的影响。液体流量的在线校准结果中的不确定度对于流量计的计量准确有着决定性的作用,并且在对在线校准能力进行评价的过程中,液体流量的在线校准结果中的不确定度也是一项关键性的评价指标。
3结语
  在液体流量测量过程中,液体流量计是一项主要的计量工具,并且已经在冶金制药、造纸、水利、环保、石油化工等领域中被广泛应用。在实际的在线校准过程中,标准容积法、标准表法、电参数法这3种在线校准方法都是可行的,然而各自都有着不同的使用条件,这就需要工作人员对液体流量计在线校准方法的使用进行不断总结和分析,从而使校准方法能够得到完善。

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