大口徑水流量計(jì)的在線檢定方法和注意事項(xiàng)
黃勇
一、大口徑水流量計(jì)在線檢定的必要性及檢定方法和標(biāo)準(zhǔn)表選型
在水庫(kù)供水和自來水公司供水中大量使用的是公稱口徑大于DN300的大口徑水流量計(jì)，此類流量計(jì)用于貿(mào)易結(jié)算，涉及的數(shù)量和金額巨大，根據(jù)《計(jì)量法》的規(guī)定，對(duì)其必須進(jìn)行強(qiáng)制檢定。由于大口徑水流量計(jì)多數(shù)是電磁流量計(jì)或插入式超聲波流量計(jì)，儀表結(jié)構(gòu)大都為法蘭連接或者是插入管道，只在停流時(shí)才允許拆卸，且拆裝和運(yùn)輸送檢十分麻煩；另一方面，此類流量計(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)確度偏離無法確定。因此，在線檢定大口徑水流量計(jì)十分必要。
由于大口徑水流量計(jì)的測(cè)量流量非常大，例如DN500的管道常用流量在(350～1400)m3/h之間，除非現(xiàn)場(chǎng)有標(biāo)定好的水池，否則現(xiàn)場(chǎng)采用容積法檢定大口徑水流量計(jì)不現(xiàn)實(shí)。因此，在線檢定的最好方法是采用標(biāo)準(zhǔn)表法，用直接比較法對(duì)被檢流量計(jì)進(jìn)行檢定。
標(biāo)準(zhǔn)表的選型在整個(gè)檢定過程中十分重要，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)在線檢定的要求，選用的標(biāo)準(zhǔn)表必須具有準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、量程寬、不用破管、安裝盡量簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。在眾多類型的流量計(jì)中，只有便攜式超聲波流量計(jì)的換能器安裝是采用外夾式，且無需停流截管，只要在已設(shè)管道外部安裝換能器即可。這個(gè)特點(diǎn)是其他流量計(jì)無法比擬的，非接觸測(cè)量為在線檢定大口徑水流量計(jì)提供了可能。
隨著超聲波技術(shù)的發(fā)展，康創(chuàng)超聲波便攜式流量計(jì)以其準(zhǔn)確度高、穩(wěn)定性好、量程范圍廣、適合各種口徑和材質(zhì)的管道、不用破管、無壓力損失等特點(diǎn)具備了作為標(biāo)準(zhǔn)表的可能。因此，我們選用型號(hào)為1010WP的便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表送到國(guó)家水大流量計(jì)量站進(jìn)行量值溯源，經(jīng)檢定合格后，可以作為1.0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)下一級(jí)大口徑水流量計(jì)進(jìn)行量值傳遞。
根據(jù)2004年我院流量室對(duì)72臺(tái)不同口徑流量計(jì)的檢定結(jié)果統(tǒng)計(jì):DN300以上口徑流量計(jì)有56臺(tái)，占80.56%，以被檢流量計(jì)準(zhǔn)確度等級(jí)3.0級(jí)為合格計(jì)算，一次檢定合格只有19臺(tái)，合格率僅為26.39%，而其中參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤而產(chǎn)生較大誤差的有22臺(tái)，占總數(shù)的30.56%。因只有到現(xiàn)場(chǎng)檢定才能調(diào)整被檢流量計(jì)的錯(cuò)誤參數(shù)設(shè)置，從而減少了人為誤差。
二、大口徑水流量計(jì)在線檢定注意事項(xiàng)
1.觀察被檢流量計(jì)的安裝位置，正確選擇標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的安裝位置
雖然對(duì)各種流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)安裝有明確要求，例如有足夠長(zhǎng)的直管段等，但在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)場(chǎng)條件達(dá)不到安裝要求的情況很普遍，受現(xiàn)場(chǎng)安裝條件所限，直管段不夠長(zhǎng)，閥門、彎頭和泵離流量計(jì)太近，流量計(jì)口徑和管道口徑不一致等原因而引起的誤差很大。因此，很多情況下被檢流量計(jì)已經(jīng)不可能達(dá)到實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)定準(zhǔn)確度，這就是我們?cè)跈z定中發(fā)現(xiàn)的被檢流量計(jì)實(shí)際檢定誤差比實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定誤差大很多的原因。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)流標(biāo)定也因此而變得更加重要。
標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的正確安裝位置:遠(yuǎn)離上游、下游擾動(dòng)源，避免最有害的漩渦，換能器應(yīng)裝在上游直管段為10D，下游直管段為5D的位置。上游擾動(dòng)源有螺線式焊縫管和各類阻流管件，例如彎頭、異形管、支管和閥。上游擾動(dòng)源會(huì)引起流速分布畸變和旋轉(zhuǎn)流。下游側(cè)的擾動(dòng)(如彎管閥門等形成的擾動(dòng))會(huì)上溯傳播，影響達(dá)幾倍管徑長(zhǎng)度的距離。當(dāng)上游存在泵、閥等設(shè)備時(shí)，直管段的長(zhǎng)度最好為30D。
2.正確設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)的管道測(cè)量參數(shù)
現(xiàn)場(chǎng)管道情況十分復(fù)雜，不一定是標(biāo)準(zhǔn)管，但是被檢流量計(jì)的安裝多數(shù)未能實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)管道參數(shù)，習(xí)慣按標(biāo)準(zhǔn)管安裝。由于管道參數(shù)設(shè)置的不正確會(huì)給被檢流量計(jì)帶來很大的誤差，因此，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)管道參數(shù)十分必要。
輸入正確的管道參數(shù)，用外徑尺實(shí)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)管道的外徑,外徑測(cè)量誤差為±1mm；用超聲波測(cè)厚儀實(shí)測(cè)管道壁厚，測(cè)量誤差為±0.1mm。選擇輸入正確的管道材料，特別注意管道是否有里襯或結(jié)垢現(xiàn)象，如有，輸入里襯參數(shù)(1～2)mm。
檢查被測(cè)流量計(jì)的參數(shù)，如果原管道參數(shù)與實(shí)際測(cè)量參數(shù)不符，輸入實(shí)測(cè)參數(shù)，防止不必要的人為誤差的產(chǎn)生。
3.標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的換能器安裝盡量采用如圖1所示的V型法安裝
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圖1 V型法安裝
用V型法安裝增加聲程一倍，可提高測(cè)量準(zhǔn)確度。此外，用V型法安裝時(shí)，兩個(gè)換能器裝在一個(gè)夾具的滑軌上，很容易實(shí)現(xiàn)兩個(gè)換能器安裝在管道的中心線上，能盡量保證聲程在管徑平面上。而用Z型法安裝，兩側(cè)相對(duì)安裝的換能器不易實(shí)現(xiàn)聲程在管徑平面上，容易帶來測(cè)量誤差。
4.管道內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重
標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的換能器V型法安裝找不到信號(hào)時(shí)，請(qǐng)采取如圖2所示Z型法安裝換能器。
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圖2 Z型法安裝
5.消除零點(diǎn)漂移
采用聲學(xué)性能較好的黃油或凡士林作為換能器的耦合劑，標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)測(cè)量流量信號(hào)時(shí)采用靜態(tài)調(diào)零或動(dòng)態(tài)調(diào)零，消除零點(diǎn)漂移。
6.檢查標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的聲速顯示值和信號(hào)值
如果聲速顯示值和實(shí)際水溫聲速相差較大，請(qǐng)?jiān)俅螜z查管道參數(shù)的設(shè)置，多數(shù)原因是管道參數(shù)設(shè)置和實(shí)際管道參數(shù)不符而產(chǎn)生測(cè)量誤差。如果信號(hào)值太弱，再次檢查換能器的安裝是否正確；如果出現(xiàn)異常信號(hào)，檢查周圍是否存在干擾源，避開強(qiáng)磁場(chǎng)和震動(dòng)干擾。
7.在檢定過程中，管道流速應(yīng)不低于0.2m/s
總之，嚴(yán)格按照流量計(jì)使用說明書進(jìn)行正確安裝，盡量避免由于人為誤操作而產(chǎn)生的不必要的誤差。
以超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行量值傳遞，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)大口徑水流量計(jì)的周期檢定，也減輕了企業(yè)的送檢費(fèi)用，保護(hù)了取、用水雙方的利益，最大限度地量化了水資源的有償使用，科學(xué)合理地保護(hù)了水資源。
作者單位【云南省計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院】 |
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