摘要：针对可调K系数的电磁流量计的周期性校准工作,依据国家计量检定规程JJG1033-2007《电磁流量计》的要求,研究了电磁流量计线性特征,引入系数修正因子θ,介绍了在不对流量计的线性度调整而仅对其斜率K进行调整的前提下,将流量计的最大误差调整到当前线性最优情况的一种快速有效的方法.
0引言
电磁流量计作为一种应用电磁感应定律的新型流量计,由于其各方面性能都比较均衡的特性,现在已经发展成为各行各业液体流量计量的主流流量计.上海市计量测试技术研究院,自建成扩展不确定度为U=0.05%(k=2)的静态质量法水流量标准装置和U=0.20%(k=2)的标准表法水流量标准装置后,每年均完成千余台电磁流量计的检定和校准工作.在实际工作中,绝大多数经过-遍完整的示值误差项目检测过程之后被发现示值误差超差的电磁流量计,通过分析观测和计算得出其线性度并没有超差,符合其铭牌的准确度等级的要求,仅仅是.流量计线性整体发生了偏移,通过调整表内K系数的数值,可以将流量计调整至规定要求范围内.本文通过研究电磁流量计的线性特征,通过理论推导,找到一.种快速将流量计调整至最优的方法一修正因子θ法.
1电磁流量计的线性特征
随机选取30台0.5级量程比为1:10的电磁流量计进行示值误差项目的校准,依据JJG1033--2007《电磁流量计》国家检定规程",使用静态质量法水流量标准装置对每台电磁流量计qmax、75%qmax、50%qmax、25%qmax和qmin流量点分别进行逐点每点三次的测试,测试完成后对每点的平均示值误差进行计算.
经过计算和统计,30台电磁流量计中,示值误差极值出现在qmax和qmin流量点的概率为60%计算30台流量计的各流量点的平均示值误差.得出的误差数据,如表1所示.
根据表1绘制流量计特征曲线,如图1所示.
可以看出,这些电磁流量计的平均示值误差的线性是基本平直的,并且其正误差最大点和负误差最大点分别出现在100%qmax和qmin上.由于这些流量计是随机选取的电磁流量计,其线性特征也可以看作这类电磁流量计的线性特征.
2电磁流量计的校准
通过电磁流量计的线性特征分析,可采用以下简便方法对电磁流量计的K系数进行调整,校准电磁流量计.
2.1电磁流量计的输出流士tq,和仪表系数K之间的关系
根据法拉第电磁感应定律,当电磁流量计内的导电液体沿着测量轴向运动时,导电液体切割磁感线产生感应电动势,该感应电动势由两个电极检出,其数值大小与流速成正比,为
式中:
ε一感应电动势;
B一磁感应强度;
v一导电液体平均流速
D一电极间距;
K一仪表系数
2.2引人被测电磁流量计的K系数修正因子θ
引入K系数的修正因子日,它与调整前后的K系数满足关系
Kt=Koθ(4)
式中:
Kt一被测流量计调整后的K系数;
K0一被测流量计调整前的K系数;
θ一K系数修正因子
2.3电磁流量计的示值误差
电磁流量计的示值误差公式
2.4计算被测电磁流量计的K系数修正因子θ
被测流量计经过qmax、75%max、50%qmax、25%qmax和min流量点的示值误差检测,找出所有流量点中示值误差的最大值,记为Emax0;找出所有流量点中示值误差的最小值,记为Emin0.
假设在不调整被测流量计线性的前提下,将被测流量计调整至最优状态时,此时被测流量计所有流量点中示值误差的最大值,记为Emaxt;被测流量计所有流量点示值误差的最小值,记为Emint.
式中:qv1、qv2、qv3、和qv4一被测流量计出现E,max0、Emin0、Emaxt和E,mint的流量点的示值;
qs1、qs2、qs3、和qs4一标准器出现Emax0、Emiin0、Emaxt和Emint的流量点的示值;
Ε1、ε2、ε3;和ε4一被测流量计出现Emax0、Emin0、Emaxt和Emint的流量点的感应电动势值
式(7)+式(8),式(9)+式(10)=(6),得
由于未对被测流量计线性调整,可以推断出被测流量计的调整前最大示值误差Emax0和调整后最大maxt示值误差.maxtx出现在相同的流量点,故可以取qs1=qs3.根据式(1),被测电磁流量计在相同流速下产生的感应电动势ε相等,则
式中:Eqmax一被测电磁流量计最大流量点的示值误差;
Eqmin一被测电磁流量计最小流量点的示值误差
则得出修正因子θ的简便计算公式
3电磁流量计系数修正实例
选取一台未进行修正的电磁流量计,进行示值误差检测,得到误差数据如表2所示.
从图2可见,修正后流量计的示值误差符合0.5级要求,修正结果和理论修正值重合性良好.
4结语
本文针对电磁流量计周期性校准工作,根据对若干台电磁流量计线性特性分析研究,并引人系数修正因子θ及计算公式,通过数据分析、处理和理论推导,得出了有效和简便的电磁流量计校准方法,为电磁流量计日常校准工作提供理论基础,提高了电磁流量计校准的工作效率,对电磁流量计的校准提出了具体可行的参考方法,从而进一步提高校准质量.
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