大口径流量计在线检测技术探讨2

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1、1大口径流量计在线检测技术探讨大口径流量计在线检测技术探讨报告内容报告内容一、大口径流量测量特点和流量仪表一、大口径流量测量特点和流量仪表二、液体流量标准装置二、液体流量标准装置三、大口径流量计在线检测三、大口径流量计在线检测关于大流量的测量关于大流量的测量随着工业发展，管道尺寸不断增大，同时带随着工业发展，管道尺寸不断增大，同时带来大口径流量仪表测量问题，电磁流量计来大口径流量仪表测量问题，电磁流量计口口径最大径最大已经达已经达3m3m，超声流量计已经，超声流量计已经能用到能用到5-5-10m10m管道。管道。大口径流量计检测校准是一个难题。大口径流量计检测校准是一个难题。一、大口径流量测量

2、特点和流量仪表一、大口径流量测量特点和流量仪表电磁流量计电磁流量计电磁流量计电磁流量计超声波流量计超声波流量计超声波流量计超声波流量计节流式流量计节流式流量计节流式流量计节流式流量计插入式流量计插入式流量计插入式流量计插入式流量计1 1、大口径液体管路流量测量的特点和要求、大口径液体管路流量测量的特点和要求管路口径大要求管路口径大要求压损越小越好压损越小越好。一般不允许用局部缩径。一般不允许用局部缩径的方法提高流速。的方法提高流速。流速一般都不高流速一般都不高。新设计安装的管路，一般均选择经济。新设计安装的管路，一般均选择经济流速。因为流速太低，势必增加管路的投资，流速太高，流速。因为流速太低

3、，势必增加管路的投资，流速太高，会造成功力损耗大幅度增加，导致运行成本上升，都是不会造成功力损耗大幅度增加，导致运行成本上升，都是不经济的。但有些老管路，由于增产的需要而提高了流速。经济的。但有些老管路，由于增产的需要而提高了流速。由于流速较低，流体中的污垢、淤泥等极由于流速较低，流体中的污垢、淤泥等极易在管道内壁易在管道内壁沉积沉积。作系统设计时应考虑仪表与流体接触部分的清洗。作系统设计时应考虑仪表与流体接触部分的清洗。（一）大口径管路流量计（一）大口径管路流量计-液体液体测量范围度要求大测量范围度要求大。有些水管夜间和日间、冬季和夏季。有些水管夜间和日间、冬季和夏季流量相差悬殊，多达流量相

4、差悬殊，多达1O-201O-20倍，因此，这些水的流量计就要倍，因此，这些水的流量计就要求范围度特别大。求范围度特别大。防护等级要求高防护等级要求高。大口径管路大多埋地敷设，为的是节。大口径管路大多埋地敷设，为的是节省空间，在北方，也是防冻的需要。因此流量传感器大多省空间，在北方，也是防冻的需要。因此流量传感器大多被安装在仪表井内的管段上。由于雨水、井壁渗漏和管路被安装在仪表井内的管段上。由于雨水、井壁渗漏和管路外漏等原因常常引起井内水位上升而淹没流量传感器，所外漏等原因常常引起井内水位上升而淹没流量传感器，所以设计时就应估计到这种情况，选用防持续浸水影响的流以设计时就应估计到这种情况，选用防

5、持续浸水影响的流量传感器，例如量传感器，例如IP68IP68的防护等级（的防护等级（由由IECIEC（INTERNATIONAL INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSIONELECTROTECHNICAL COMMISSION）所起草。将电器依其防尘）所起草。将电器依其防尘防湿气之特性加以分级。）防湿气之特性加以分级。）。2 2、仪表选型、仪表选型（1）电磁流量计）电磁流量计工工工工作作作作原原原原理理理理：当当当当导导导导电电电电的的的的流流流流体体体体在在在在磁磁磁磁场场场场中中中中以以以以垂垂垂垂直直直直方方方方向向向向流流流流动动动动而而而而切切

6、切切割割割割磁磁磁磁力力力力线线线线时时时时，就就就就会会会会在在在在管管管管道道道道两两两两边边边边的的的的电电电电极极极极上上上上产产产产生生生生感感感感应应应应电电电电势势势势，感感感感应应应应电电电电势势势势的的的的大大大大小小小小与与与与磁磁磁磁场场场场的的的的强强强强度度度度、流流流流体体体体的的的的速速速速度度度度和和和和流流流流体体体体垂垂垂垂直直直直切切切切割割割割磁磁磁磁力力力力线线线线的的的的有有有有效效效效长度成正比：长度成正比：长度成正比：长度成正比：式中：式中：式中：式中：E E E E为感应电势；为感应电势；为感应电势；为感应电势；k k k k为系数；为系数；为

7、系数；为系数；B B B B为磁场强度；为磁场强度；为磁场强度；为磁场强度；D D D D为管道直径；为管道直径；为管道直径；为管道直径；v v v v为垂直于磁力线的流体流动速度；为垂直于磁力线的流体流动速度；为垂直于磁力线的流体流动速度；为垂直于磁力线的流体流动速度；为仪表常数为仪表常数为仪表常数为仪表常数 电磁流量计设计示意图电磁流量计设计示意图电磁流量计在大口径水流量测量中占有极其重要的地位，电磁流量计在大口径水流量测量中占有极其重要的地位，这是因为该种仪表具有下列这是因为该种仪表具有下列特点特点。a.a.无可动部件，无可动部件，可靠性高，长期稳定性好可靠性高，长期稳定性好。b.b.无

8、附加阻力无附加阻力。这一点对大口径流量计有特别重要的意义。这一点对大口径流量计有特别重要的意义c.c.测量测量精确度高精确度高。典型产品在。典型产品在u1m/su1m/s时，精确度可达到时，精确度可达到0.3%R0.3%R甚至甚至0.2%R0.2%R。d.d.范围度大范围度大。保证精确度的范围度一般可达。保证精确度的范围度一般可达4040：1 1，可测范，可测范围可达围可达200200：1 1，例如，例如IFMIFM系列产品，在系列产品，在v=0.06m/sv=0.06m/s时，基本时，基本误差仍可小于误差仍可小于2%R2%R。e.e.直管段要求相对较低直管段要求相对较低。对于大口径管路，这一

9、点也很重。对于大口径管路，这一点也很重要。有多种流量计要求前后直管达到要。有多种流量计要求前后直管达到30D30D，对于管径，对于管径1m1m以上以上的管路，就意味着须具备的管路，就意味着须具备30m30m以上的直管段，这在多数情况以上的直管段，这在多数情况下难以满足。下难以满足。f.f.有大口径产品有大口径产品。国内最大可提供。国内最大可提供DN3000DN3000的产品，从而能的产品，从而能满足大口径水流量测量的需要。满足大口径水流量测量的需要。g.g.品种齐全品种齐全。有防浸水型。有防浸水型IP67IP67及防持续浸水型及防持续浸水型IP68IP68产品。产品。h.h.其其不足之处不足之

10、处是大口径产品价格高，而且口径越大价格增是大口径产品价格高，而且口径越大价格增长得越快。尽管如此，像水厂、成品水和源水等计量，因长得越快。尽管如此，像水厂、成品水和源水等计量，因牵涉到贸易结算，对计量精确度要求高，还是愿意花较多牵涉到贸易结算，对计量精确度要求高，还是愿意花较多的钱选用电磁流量计。的钱选用电磁流量计。电磁流量计电磁流量计电磁流量计电磁流量计选型、安装注意事项：选型、安装注意事项：选型、安装注意事项：选型、安装注意事项：被测流体必须是导电的，不能小于水的电导率；被测流体必须是导电的，不能小于水的电导率；被测流体必须是导电的，不能小于水的电导率；被测流体必须是导电的，不能小于水的电

11、导率；不能测量气体、蒸汽和石油制品等的流量；不能测量气体、蒸汽和石油制品等的流量；不能测量气体、蒸汽和石油制品等的流量；不能测量气体、蒸汽和石油制品等的流量；由于衬里材料的限制，一般使用温度为由于衬里材料的限制，一般使用温度为由于衬里材料的限制，一般使用温度为由于衬里材料的限制，一般使用温度为0 0 0 0200200200200；因电极嵌装在测量导管上的，使工作压力限制。因电极嵌装在测量导管上的，使工作压力限制。因电极嵌装在测量导管上的，使工作压力限制。因电极嵌装在测量导管上的，使工作压力限制。使用地点不应有强磁场干扰；使用地点不应有强磁场干扰；使用地点不应有强磁场干扰；使用地点不应有强磁场

12、干扰；管道充满流体；管道充满流体；管道充满流体；管道充满流体；前前前前5D5D5D5D、后、后、后、后3D3D3D3D直管段。直管段。直管段。直管段。衬里的确定：主要考虑耐腐蚀性、耐磨性和流体温度；衬里的确定：主要考虑耐腐蚀性、耐磨性和流体温度；衬里的确定：主要考虑耐腐蚀性、耐磨性和流体温度；衬里的确定：主要考虑耐腐蚀性、耐磨性和流体温度；电极的选定：考虑腐蚀性，压力状况等；电极的选定：考虑腐蚀性，压力状况等；电极的选定：考虑腐蚀性，压力状况等；电极的选定：考虑腐蚀性，压力状况等；使用非金属管道应使用接地环。使用非金属管道应使用接地环。使用非金属管道应使用接地环。使用非金属管道应使用接地环。西

13、门子西门子ABB罗斯蒙特罗斯蒙特日本横河日本横河主要品牌主要品牌（2）超声波流量计）超声波流量计工作原理：工作原理：当当当当超超超超声声声声波波波波在在在在流流流流体体体体中中中中传传传传播播播播时时时时，会会会会载载载载带带带带流流流流体体体体流流流流速速速速的的的的信信信信息息息息。因因因因此此此此，根根根根据据据据对对对对接接接接收收收收到到到到的的的的超超超超声声声声波波波波信信信信号号号号进进进进行行行行分分分分析析析析计计计计算算算算，可可可可以以以以检检检检测测测测到到到到流流流流体体体体的的的的流流流流速速速速，进进进进而而而而可可可可以以以以得得得得到到到到流流流流量量量量值

14、值值值。超超超超声声声声波波波波流流流流量量量量测测测测量方法有很多：量方法有很多：量方法有很多：量方法有很多：按测量原理分为：按测量原理分为：多普勒式多普勒式相关法相关法传播速度差传播速度差（时差法、频差法、相差法）（时差法、频差法、相差法）时差法测量原理时差法测量原理超声换能器（超声探头）超声换能器（超声探头）压电陶瓷片压电陶瓷片接收超声波：压电效应；接收超声波：压电效应；发射超声波：逆压电效应；发射超声波：逆压电效应；流速流速u声速声速c探头一般均具有双功能探头一般均具有双功能声路角声路角频差法测量原理频差法测量原理通过测量脉冲超声波顺流声循环和逆流声循环的频通过测量脉冲超声波顺流声循环

15、和逆流声循环的频率差来测流量。一个声循环周期为：率差来测流量。一个声循环周期为：发射发射接收接收介质介质顺流时顺流时逆流时逆流时一对超声换能器，在一定的一对超声换能器，在一定的时间间隔内时间间隔内交替交替作为发射和作为发射和接收器。接收器。当当45时时实际上：实际上：本质与时差法相同本质与时差法相同讨讨论论a.频差法测得的是频差法测得的是直径上直径上的平均流速的平均流速uD，求，求流量需要的是整个管道截面的流量需要的是整个管道截面的平均平均流速流速uA，uA=f(uD)函数关系随流型而变；函数关系随流型而变；速度分布畸形单弯管加装蜂窝整流器几何模型图单弯管加装蜂窝整流器几何模型图蜂窝整流器几何

16、模型图蜂窝整流器几何模型图b.脉冲超声波接收脉冲超声波接收-门限电平法门限电平法与介质对超声波衰减程度相关与介质对超声波衰减程度相关介质洁净；介质洁净；c.管壁内外干净，否则衰减太大。管壁内外干净，否则衰减太大。门限电平门限电平超声波周期超声波周期当超声波束打在一粒子上，发射超声波当超声波束打在一粒子上，发射超声波f1，粒子接收，粒子接收f2存在散射粒子存在散射粒子（介质非洁净，污水测量）（介质非洁净，污水测量）连续超声波连续超声波工工作作条条件件粒子又以粒子又以f2的频率反射出去，接收器接到的频率为的频率反射出去，接收器接到的频率为fs多普勒法测量原理多普勒法测量原理接收与发射超声波频率之差

17、为接收与发射超声波频率之差为流体流速流体流速上式中含有声速上式中含有声速c，它的变化直接影响流速的测量，在，它的变化直接影响流速的测量，在多普勒流量计中一般采用多普勒流量计中一般采用声楔声楔处理这一问题。处理这一问题。根据折射定理根据折射定理(Snall斯纳尔定律斯纳尔定律)声楔是固定材料，声楔是固定材料，c1变化较小，而且尽量选择声速稳变化较小，而且尽量选择声速稳定的材料作为声楔材料。定的材料作为声楔材料。讨讨论论a.测量的是粒子、气泡等散射体速度，测量的是粒子、气泡等散射体速度，而不是流体速度；而不是流体速度；b.测量的点速度与管道横截面速度是有测量的点速度与管道横截面速度是有区别的。区别

18、的。超声流量计在大口径管路的流量测量中超声流量计在大口径管路的流量测量中占有重要地位占有重要地位，原因如下。，原因如下。a.a.超声流量计中的夹装式，其价格与口径无关，用来测量超声流量计中的夹装式，其价格与口径无关，用来测量大口径管路流量，投资较省。大口径管路流量，投资较省。b.b.超声流量计能得到的测量精确度同管径有关，管径越大，超声流量计能得到的测量精确度同管径有关，管径越大，有可能得到的精确度越高。有的供应商能提供带测量管的有可能得到的精确度越高。有的供应商能提供带测量管的多声道时差式超声流量计，精确度最高可达多声道时差式超声流量计，精确度最高可达O.15O.15级，但价级，但价格也相应

19、升高。格也相应升高。c.c.既可测量导电液体，如水等，也可测量不导电液体。现既可测量导电液体，如水等，也可测量不导电液体。现在有很多单位添置数台携带式在有很多单位添置数台携带式(时差法时差法)超声流量计用于现超声流量计用于现场较大口径液体流量计比对，一般都收到较好的效果。在场较大口径液体流量计比对，一般都收到较好的效果。在DN150mmDN150mm、v0.3m/sv0.3m/s时，精确度可达时，精确度可达2%R2%R。超声流量计安装使用注意事项超声流量计安装使用注意事项管道内外壁干净，需足够长的直管段；管道内外壁干净，需足够长的直管段；传播速度差法流量计需介质洁净，而多普勒流量传播速度差法流

20、量计需介质洁净，而多普勒流量计需有散射粒子，适于计需有散射粒子，适于污水和含气泡污水和含气泡的液体；的液体；外贴式超声波流量计外贴式超声波流量计定期检查换能器是否松动，定期检查换能器是否松动，与管道之间的粘合剂是否良好；与管道之间的粘合剂是否良好；插入式超声波流量计插入式超声波流量计定期清理探头上沉积的杂定期清理探头上沉积的杂质、水垢及检查有无漏水现象；质、水垢及检查有无漏水现象；一体式超声波流量计一体式超声波流量计检查流量计与管道之间的检查流量计与管道之间的法兰连接是否良好，并考虑现场温度和湿度对其电法兰连接是否良好，并考虑现场温度和湿度对其电子部件的影响。子部件的影响。故障诊断故障诊断现象

21、：现象：示值不准；示值不准；无示值；无示值；流量为负；流量为负；流量流量波动大；波动大；原因：原因：1.测量点位置选择测量点位置选择如测量点非满管流，内部锈蚀，直如测量点非满管流，内部锈蚀，直管段长度不够或上游存在扰动源可导致管段长度不够或上游存在扰动源可导致；2.换能器安装换能器安装如换能器与管道间有锈斑、耦合剂涂不如换能器与管道间有锈斑、耦合剂涂不均匀或换能器安装偏离管线正侧面可导致均匀或换能器安装偏离管线正侧面可导致；3.电缆连接电缆连接上下游换能器电缆若接反可导致上下游换能器电缆若接反可导致；4.数据设置数据设置管道参数如管径、安装角度需精确测量后管道参数如管径、安装角度需精确测量后置

22、入仪表，否则导致置入仪表，否则导致。国外主要厂商产品介绍国外主要厂商产品介绍德国德国KROHNE高精度；高精度；低功耗低功耗1W，可使用太阳能；，可使用太阳能；DN80流速上限流速上限57m/s；DN400流速上限流速上限30m/s；示值误差示值误差0.2%；重复性重复性0.2；ALTOSONICIV4声道气体超声流量计声道气体超声流量计独特的三声道截面设计；独特的三声道截面设计；传感器专利设计；传感器专利设计；数字信号处理数字信号处理(DSP)；流速测量范围流速测量范围020m/s；当流速大于当流速大于0.5m/s时，示时，示值误差值误差0.5%；当流速小于当流速小于0.5m/s时，绝时，绝

23、对误差为对误差为2.5mm/s重复性重复性0.2；UFM3030KROHNE3声道液体超声流量计声道液体超声流量计两声道通用型两声道通用型：工艺流程的气体超声流量计工艺流程的气体超声流量计强化结构，保护罩；强化结构，保护罩；全金属微型传感器；全金属微型传感器；DN50流速上限流速上限57m/s；DN600流速上限流速上限30m/s；低功耗低功耗1W；示值误差示值误差1%；重复性重复性0.3%R0.3%R之内之内(用于油品测量用于油品测量)。流体的清洁至关重要，黏稠的焦油和污垢会将转子粘住或流体的清洁至关重要，黏稠的焦油和污垢会将转子粘住或转速减低。灰尘附着在涡轮上，流量系数要发生变化，因转速减

24、低。灰尘附着在涡轮上，流量系数要发生变化，因此，此，应定期清洗应定期清洗。（4 4）热式质量流量计。）热式质量流量计。热式质量流量计一般是在圆形检测杆热式质量流量计一般是在圆形检测杆(不锈钢保不锈钢保护套管护套管)的端部布置两只的端部布置两只热敏元件热敏元件（利用某些物利用某些物体的物理性质随温度变化而发生变化的敏感材体的物理性质随温度变化而发生变化的敏感材料制成料制成），其中参比热敏元件同气体的流动相），其中参比热敏元件同气体的流动相隔离，而测量热敏元件被放置在气体的流路中，隔离，而测量热敏元件被放置在气体的流路中，两只热敏元件被加热到一定温度，并组成两只热敏元件被加热到一定温度，并组成惠斯

25、惠斯登电桥（用来精确测量未知电阻器的电阻值）登电桥（用来精确测量未知电阻器的电阻值），当流路内的气体流速增大时，测量热敏元件被当流路内的气体流速增大时，测量热敏元件被带走的热量增大，从而导致其温度降低，阻值带走的热量增大，从而导致其温度降低，阻值变小，桥路输出相应增大。另外，流体压力的变小，桥路输出相应增大。另外，流体压力的增大和流体温度的降低也都使敏感元件被带走增大和流体温度的降低也都使敏感元件被带走的热量增大，最后使得桥路输出与流体质量流的热量增大，最后使得桥路输出与流体质量流量成正比。量成正比。由于测量热敏元件的热量损失主要是由气体流由于测量热敏元件的热量损失主要是由气体流动所引起，因此

26、气体组分的变化对流量示值影动所引起，因此气体组分的变化对流量示值影响很小。响很小。这种仪表的这种仪表的最大优点最大优点是范围度大，可达是范围度大，可达4040：1 1。流体温度最高可达到。流体温度最高可达到400400。但。但由于热丝与被测流体直接接触，在流体由于热丝与被测流体直接接触，在流体含有油污之类的物质时，热丝容易被污含有油污之类的物质时，热丝容易被污染而改变散热条件，影响测量精确度，染而改变散热条件，影响测量精确度，因此，有的公司推出带清洗装置的产品。因此，有的公司推出带清洗装置的产品。二、液体流量标准装置二、液体流量标准装置1、标准体积法、标准体积法2、标准质量法、标准质量法3、标

27、准表法、标准表法4、标准体积管、标准体积管液体流量标准装置液体流量标准装置1.1.标准容积法标准容积法 容积法液体流量标准装置由水源、流量稳压装置、试验管道、切换机构和标准计量容器等几个部分组成。1水池；2水泵；3高位水槽；4溢流管；5稳压容器；6夹表器；7切换机构；8切换挡板；9标准容积计量槽；10液位标尺；11游标；12被校流量计 标准容积法流量标准装置 2.2.标准质量法标准质量法 这种方式是以秤代替标准容器作为标准器，用秤量一定时间内流入容器内的流体总量的方法来求出被测液体的流量。秤的精度较高，这种方法可以达到0.1的精度3.3.标准流量计法标准流量计法 这种方式是采用高精度流量计作为

28、标准仪表对其他工作用流量计进行校正。用作高精度流量计的有容积式、涡轮式、电磁式和差压式等型式。循环回路标准表比较法4.4.标标准体准体积积管管 标准体积管流量装置在结构上有多种类型，其基本组标准体积管流量装置在结构上有多种类型，其基本组成部分有：两个检测开关之间的基准体积管；安装在基准成部分有：两个检测开关之间的基准体积管；安装在基准管进出口的检测开关及发讯器；在标准体积管中起置换、管进出口的检测开关及发讯器；在标准体积管中起置换、发讯、密封和清管作用的置换器（球）。发讯、密封和清管作用的置换器（球）。1被校验流量计；2交换器；3球；4终止检测器；5起始检测器；6体积管；7校验容积；8计数器

29、单球式标准体积管原理示意图体积管检测开关Double FoldedSkid PackageSingle U-bend三、大口径流量计在线检测三、大口径流量计在线检测大口径流量计不易拆卸，要求尽量在线检定大口径流量计不易拆卸，要求尽量在线检定/校准校准（一）几个名词（一）几个名词在线校准：在线校准：是在现场测量条件下将流经待校准仪表的流体临时是在现场测量条件下将流经待校准仪表的流体临时接入固定式接入固定式(或移动式或移动式)流量标准装置或标准计量器具进行比较。流量标准装置或标准计量器具进行比较。在线比对：在线比对：和在线校准相似和在线校准相似,只是在某些方面达不到只是在某些方面达不到/校准规定校

30、准规定,要求相对低些要求相对低些,如只与精度等级相近的参比测量计相比。如只与精度等级相近的参比测量计相比。在线验证：在线验证：采用间接检查采用间接检查(验验)的方法的方法,评估或验证仪表的流量测评估或验证仪表的流量测量值等性能仍保持或超过原校准性能的范围量值等性能仍保持或超过原校准性能的范围,为是否仍可继续使为是否仍可继续使用或需进一步检查提供依据。用或需进一步检查提供依据。在线检测在线检测在线检测在线检测：在现场测量条件下对流量计性能进行测试，包含校在现场测量条件下对流量计性能进行测试，包含校准、比对和验证内容。准、比对和验证内容。层流和湍流层流和湍流雷诺数，雷诺数，相似准则相似准则。时为层

31、流，否则为湍流。时为层流，否则为湍流。圆管临界雷诺数：圆管临界雷诺数：速度分布：速度分布：入口段与充分发展段入口段与充分发展段阻流件影响阻流件影响（二）流量计在线校准（检测）方法简介（二）流量计在线校准（检测）方法简介1、流量标准装置法、流量标准装置法该方法首先在能源工业探索实践该方法首先在能源工业探索实践,目前已在原油和天燃气的贸目前已在原油和天燃气的贸易交接计量中普遍应用易交接计量中普遍应用,例如原油交接计量基本上实现在现场例如原油交接计量基本上实现在现场用基地式或移动式标准体积管校准用基地式或移动式标准体积管校准;天然气交接计量采用临界天然气交接计量采用临界流文丘里喷嘴流文丘里喷嘴(音速

32、喷嘴音速喷嘴)和在线校准。和在线校准。车载活塞式标准体积管车载活塞式标准体积管车载活塞式标准体积管车载活塞式标准体积管2、示踪法、示踪法示踪法在线校准流量仪表技术在国际上已相当成熟示踪法在线校准流量仪表技术在国际上已相当成熟,早在上世早在上世纪纪70年代就颁发了国际标准年代就颁发了国际标准ISO2975)(17)封闭管道中水流封闭管道中水流量测量量测量)示踪法示踪法和和ISO4053)(1、4)封闭管道中气体流量封闭管道中气体流量测量测量)示踪法示踪法,其工作原理有两类其工作原理有两类:一是恒速注入法一是恒速注入法(也称稀释法也称稀释法);二是瞬时注入示踪剂的传输时间法（峰定时法）。二是瞬时注

33、入示踪剂的传输时间法（峰定时法）。上世纪上世纪80年代年代,江都水利工程管理处和武汉水利电力学院利用江都水利工程管理处和武汉水利电力学院利用稀释法稀释法(食盐浓度食盐浓度)校准校准DN1163m水泵进水流道差压流量测量水泵进水流道差压流量测量的系数。四个泵站实测结果表明流量极限误差一般在的系数。四个泵站实测结果表明流量极限误差一般在2.5%4%之间之间。3、速度面积法、速度面积法也是在线校准的经典方法也是在线校准的经典方法,亦有国际标准可亦有国际标准可咨遵循咨遵循,有有ISO3354封闭管道中清洁水流量测量封闭管道中清洁水流量测量-在满道中和规则流动条件下采用流速计的速度面积在满道中和规则流动

34、条件下采用流速计的速度面积法法和和ISO3966封闭管道中流体流量测量封闭管道中流体流量测量-采用皮采用皮托静压管的速度托静压管的速度-面积法面积法。（三）流量计在线验证方法简介（三）流量计在线验证方法简介1、物料平衡法利用测量系统中流入系统各流量计所测流量值的总和与流出系统各流量计测量值的总和相等,或其差值在合理范围内。2、热量平衡法将与被测流量相关联的数据代入热量平衡方程式,计算出流量理论值,以验证流量测量值。例如锅炉除氧器蒸汽消耗量以进水流量和水升高温度,以热量平衡计算验之。3、设备能力估算法根据相关设备能力估算流量的一种方法。例如供水企业测量输水泵扬程,按泵的扬程-流量特征估算输水量。

35、4、其他参量评估法在检验流量计流量信号以外其他流量测量要素的参量,是否仍保持在原校准流量时的允许范围内,评估验证所测流量的准确性。1、外夹式超声波流量计法、外夹式超声波流量计法对于没有预留旁路的管道，便携式外夹超声波流量计法对于没有预留旁路的管道，便携式外夹超声波流量计法是流量计在线检测最可行的方法。是流量计在线检测最可行的方法。外夹式超声波流量计实验室实流标定准确度可以达到外夹式超声波流量计实验室实流标定准确度可以达到0.5%,考虑到现场管道参数的不确定因素考虑到现场管道参数的不确定因素,现场测流的准确度现场测流的准确度基本可以达到基本可以达到1.0%,这样从技术和量传角度上讲这样从技术和量

36、传角度上讲,用性能较好用性能较好的外夹便携式超声波流量计就可以对的外夹便携式超声波流量计就可以对2.0级以下的在线流量级以下的在线流量计进行校准比对。计进行校准比对。（四）水管路流量计在线检测和验证方法（四）水管路流量计在线检测和验证方法(1)了解现场环境以及被检管线的材质、管外径、壁厚、流体以了解现场环境以及被检管线的材质、管外径、壁厚、流体以及流体温度等相关量的数值及流体温度等相关量的数值,现场检定时采用精度高的测厚仪现场检定时采用精度高的测厚仪(e=0.1%)、软尺、软尺(e=1mm),以确保测量的准确度。以确保测量的准确度。(2)标准表安装在直管段标准表安装在直管段,换能器器装在上游直

37、管段为换能器器装在上游直管段为10D,下游下游直管段为直管段为5D的位置的位置,提高流速。避免上下游扰动源提高流速。避免上下游扰动源(泵、阀、泵、阀、弯头弯头)。当上游存在泵、阀等设备时。当上游存在泵、阀等设备时,直管段的长度最好为直管段的长度最好为30D。标准表不能安装在管内含有气体的位置标准表不能安装在管内含有气体的位置,气泡会使超声波信号减气泡会使超声波信号减弱弱,而影响到测量精度。换能器尽量采用而影响到测量精度。换能器尽量采用V型法安装型法安装,保证声程在保证声程在管径平面上管径平面上,提高测量精度。如果提高测量精度。如果V型法安装找不到信号型法安装找不到信号,可采用可采用Z型法。型法

38、。检测步骤和注意事项：检测步骤和注意事项：(3)对于直管段对于直管段,超声波流量计的发射器要安装在管侧面的正侧超声波流量计的发射器要安装在管侧面的正侧线上线上,以避免沉淀物或气泡的影响。发射器与管道必须用声学性以避免沉淀物或气泡的影响。发射器与管道必须用声学性好的黄油或凡士林耦合剂充分耦合。流量计测量信号时采用静好的黄油或凡士林耦合剂充分耦合。流量计测量信号时采用静态调零或动态调零态调零或动态调零,以消除零点漂移。以消除零点漂移。(4)检测过程中检测过程中,流速不应小于流速不应小于0.2m/s,标准表与被校表的数据标准表与被校表的数据采集同步进行采集同步进行,及时根据测量误差调整被检表的系数。

39、根据情况及时根据测量误差调整被检表的系数。根据情况设定适当的采集时间间隔设定适当的采集时间间隔,尽可能延长采集时间间隔。尽可能延长采集时间间隔。(5)检定结果受压力与温度的影响检定结果受压力与温度的影响,检定时应控制室内及现场温检定时应控制室内及现场温度度,使检定系统温度场稳定。尽量缩短流量计出口与体积管入口使检定系统温度场稳定。尽量缩短流量计出口与体积管入口之间的连接管道距离之间的连接管道距离,以减小管道摩阻引起的压损和温差以减小管道摩阻引起的压损和温差,使流使流量计与体积管的压力和温度尽可能保持一致。量计与体积管的压力和温度尽可能保持一致。（1）被检电磁流量计须）被检电磁流量计须降级使用降

40、级使用。外夹便携式超声波流量计在理想条件下外夹便携式超声波流量计在理想条件下,其实验室标定准确度其实验室标定准确度可达可达0.5%,考虑到现场管道参数的不确定因素考虑到现场管道参数的不确定因素,只能对只能对1.0级以级以下的在线流量计进行检定下的在线流量计进行检定,按量值传递的原则按量值传递的原则,无法对精度为无法对精度为0.5级的电磁流量计进行检定。级的电磁流量计进行检定。（2）现场流量不易调控）现场流量不易调控,很难实现全量程测试。很难实现全量程测试。补充说明：补充说明：实例：实例：如果在管路设计时考虑了流量计在线检测问题，可串联两支流如果在管路设计时考虑了流量计在线检测问题，可串联两支流

41、量计，增加测量可靠度，延长检定周期。量计，增加测量可靠度，延长检定周期。（1）串联同类型流量计。串联管段式流量仪表比对法是当工）串联同类型流量计。串联管段式流量仪表比对法是当工作流量计准确度受怀疑时作流量计准确度受怀疑时,串联接入同口径或较小口径的已经串联接入同口径或较小口径的已经检定合格的电磁流量计作较长时间运行比对检定合格的电磁流量计作较长时间运行比对,由于电磁流量计由于电磁流量计精度等级较高精度等级较高,所以当二者量差较大时所以当二者量差较大时,即可确定工作用流量计即可确定工作用流量计超差超差,或以此为据对仪表进行调试或修订。或以此为据对仪表进行调试或修订。（2）串联不同类型流量计。由于

42、不同的工作原理，影响因素）串联不同类型流量计。由于不同的工作原理，影响因素不同，比较两种流量计读数可判断测量数据的可靠性。不同，比较两种流量计读数可判断测量数据的可靠性。2、串联管段式流量计法：、串联管段式流量计法：由于插入式流量计安装方便由于插入式流量计安装方便,操作简便操作简便,费用省费用省,其测量值也相对稳定可靠，可用其测量值也相对稳定可靠，可用于在线比对测试。当然在管路建设或后期于在线比对测试。当然在管路建设或后期改造中留有插入式流量计接口。改造中留有插入式流量计接口。以插入式涡轮流量计为例。虽然它组成以插入式涡轮流量计为例。虽然它组成的大管径系统的测量精度低的大管径系统的测量精度低(

43、2.5%5%),但涡轮流量传感器有较高精度但涡轮流量传感器有较高精度(流速的流速的0.5%1%);虽然流通面积测量误差以及流虽然流通面积测量误差以及流速分布系数速分布系数/阻塞系数具有不确定性阻塞系数具有不确定性,但有但有优异的重复性优异的重复性(0.25%0.5%)。如果在同。如果在同一位置定期用涡轮流量计与正在使用流量一位置定期用涡轮流量计与正在使用流量计比对计比对,与新装后首次比对数据比较与新装后首次比对数据比较,可以可以评估该仪表运行是否正常准确。评估该仪表运行是否正常准确。3、插入式流量计法、插入式流量计法清水池容积法清水池容积法清水池容积比对法是供水企业经常采用的传统方法清水池容积

44、比对法是供水企业经常采用的传统方法,可利可利用制水厂现成大容积清水池的有利条件用制水厂现成大容积清水池的有利条件,获得较高的比对获得较高的比对精度。精度。具体实施过程如下具体实施过程如下:仔细丈量水池几何尺寸仔细丈量水池几何尺寸,一般水池为圆一般水池为圆形形(早期建的也有方形早期建的也有方形),测得半径或边长测得半径或边长,运行较长时间运行较长时间(几几小时以上小时以上)使进水池水位差超过使进水池水位差超过1m,水位测量采用液位仪水位测量采用液位仪,指望可获得指望可获得0.2%的体积不确定度的体积不确定度;实际操作过程中使水位实际操作过程中使水位差尽可能大差尽可能大,以减少各类操作误差的影响。

45、以减少各类操作误差的影响。在这样的操作条件下在这样的操作条件下,清水池比对法总不确定度可望在清水池比对法总不确定度可望在0.5%1%之间。之间。4、其他方法、其他方法若能证明测量要素若能证明测量要素仍保持在原校准流量时的允差范围内仍保持在原校准流量时的允差范围内,且证且证明没有影响流量信号的其他不利因素明没有影响流量信号的其他不利因素(如信号回路绝缘电阻下如信号回路绝缘电阻下降降),就可确认所测流量值仍保持原有性能的值。就可确认所测流量值仍保持原有性能的值。（五）电磁流量计和超声波流量计在线验证（五）电磁流量计和超声波流量计在线验证1、电磁流量计在线验证、电磁流量计在线验证例子：例子：东京都水

46、道局对电磁流量计每年作一次全面检查，检查东京都水道局对电磁流量计每年作一次全面检查，检查内容为内容为外观检查，外观检查，转换器特性试验转换器特性试验测量值校准，测量值校准，测测量各部电压，量各部电压，测量绝缘电阻，测量绝缘电阻，确认电路。确认电路。在线验证需具备以下三个基本条件在线验证需具备以下三个基本条件:（1）该电磁流量计出厂时必须经流量标准装置实流检定该电磁流量计出厂时必须经流量标准装置实流检定;（2）可靠地记录并保存实流检定的关键技术参数）可靠地记录并保存实流检定的关键技术参数;（3）该电磁流量计配套有专门的校准器用于转换器的检定或）该电磁流量计配套有专门的校准器用于转换器的检定或该流

47、量计主机具备完善的自身测试暨自诊断功能。具体的方法该流量计主机具备完善的自身测试暨自诊断功能。具体的方法是是:根据出厂检定的技术参数用高准确度的万用表根据出厂检定的技术参数用高准确度的万用表(4位半位半)检检查传感器的基准压值查传感器的基准压值(毫伏级毫伏级),若与出厂时不一致若与出厂时不一致,应调整到出应调整到出厂时的基准电压值。并注意厂时的基准电压值。并注意:此时的励磁电压也应保证与出厂此时的励磁电压也应保证与出厂时的励磁电压相一致时的励磁电压相一致,必要时必要时,应采用可调稳压电源供电。用专应采用可调稳压电源供电。用专用的校准器对转换器进行模拟检定用的校准器对转换器进行模拟检定,或用自诊

48、断及测试功能对或用自诊断及测试功能对主机进行检定。这样就实现了电磁流量计的在线检定。主机进行检定。这样就实现了电磁流量计的在线检定。利用实测声速这一参量与从测量气体或成分计算所得声速利用实测声速这一参量与从测量气体或成分计算所得声速(即即从超声流量计外获得的参比量从超声流量计外获得的参比量)进行比较进行比较,验证超声流量计验证超声流量计2、超声波流量计在线验证、超声波流量计在线验证超声流量计检定规程超声流量计检定规程JJG1030-2007规定可用声规定可用声速复核和验证在线使用中的仪表。速复核和验证在线使用中的仪表。总结总结1、管路设计有检测旁路或预留插入式流量计接口，可采用标、管路设计有检

49、测旁路或预留插入式流量计接口，可采用标准表（或比对仪表）实现流量计在线检测；准表（或比对仪表）实现流量计在线检测；2、对于没有预先考虑流量计在线检测的管路，采用外夹式超、对于没有预先考虑流量计在线检测的管路，采用外夹式超声波流量计是最可行的办法；声波流量计是最可行的办法；3、建议、建议：（：（1）大口径管道）大口径管道流量计均应在设计时就着手考虑在流量计均应在设计时就着手考虑在线检定问题线检定问题,提供配套的校准器或具备完善的自诊断功能提供配套的校准器或具备完善的自诊断功能;（2）需制定相应的规程需制定相应的规程,指导实际的在线检测工作指导实际的在线检测工作;（3）在线检测）在线检测工作技术要求高，应培训专门的技术人员。工作技术要求高，应培训专门的技术人员。