關于實現(xiàn)在線大口徑水流量計的檢測及校準
2011-11-28
湖南艾克塞普儀器設備有限公司
摘要: 文章指出采用便攜式超聲波流量計可以實現(xiàn)在線大口徑流量計的檢測及校準, 并介紹了檢測步驟和檢測時需要滿足的條件。
關鍵詞: 便攜式超聲波流量計; 在線大口徑流量計; 檢測及校準
在線檢測、校準大口徑流量計的重要意義
目前, 供水行業(yè)在計量原水、出廠水、外購水、售出水量時一般都要用到大口徑流量計, 大口徑流量計的在線檢測是供水行業(yè)亟待解決的一個技術(shù)問題。供水行業(yè)常采用的在線流量計有電磁流量計、超聲波流量計、插入式渦輪流量計、渦街流量計、孔板流量計等。這些流量計有的體積較大, 有的安裝在管道內(nèi)部, 如果要進行檢定, 需要拆卸下來送到國家大流量檢定站, 不僅費時費力, 而且, 大口徑流量計所計量管道很多都24 h輸水, 不能頻繁或長時間停水。如要送檢, 需要有足夠的備用流量計以替代被檢流量計, 這又需要每個供水企業(yè)拿出大量的資金來購買備用流量計。這就導致供水企業(yè)難以做到按期進行周期檢定。而大口徑流量計又往往是供水行業(yè)用于貿(mào)易結(jié)算的計量器具, 其準確性直接關系到供求雙方的經(jīng)濟利益, 因此大口徑流量計的在線檢測及校準對于供水行業(yè)有著極其重要的意義。
2 檢測、校準在線大口徑流量計的方法及原理
2. 1 清水池容積法
該方法是以清水池作為一個標準容器, 在一定的時間內(nèi)記錄通過在線流量計的流量, 同步記錄清水池水位的變化情況,并計算清水池水量的增加量( 或減少量) , 比較通過在線流量計的流量和清水池水量的變化量, 以后者作為標準值, 計算在線流量計的誤差, 進而調(diào)整在線流量計系數(shù), 以達到檢測、校準在線流量計的目的。
2. 2 標準表比對法
該方法是在在線大口徑流量計所在管道上安裝一個標準表, 同步記錄通過在線大口徑流量計和標準表的流量, 以后者作為標準值, 計算在線流量計的誤差, 進而調(diào)整在線流量計系數(shù), 以達到檢測、校準在線流量計的目的。清水池容積法準確可靠, 但檢測效率低; 相比之下, 標準表比對法便于實現(xiàn)自動化, 從而提高檢測效率。目前, 除個別企業(yè)采用清水池容積法外, 大部分企業(yè)是采用標準表比對法來實現(xiàn)在線大口徑流量計的檢測和校準的。而在標準表比對法中,供水企業(yè)普遍將便攜式超聲波流量計作為標準表, 因為便攜式超聲波流量計既是一種外夾式、又是一種便攜式的流量計量器具, 比較適用于大口徑流量計的在線檢測和校準。其原理是:將準確度較高的便攜式超聲波流量計作為標準器具, 安裝在被測管道上進行檢測, 然后將便攜式超聲波流量計和被檢流量計的采集數(shù)據(jù)進行同步比對, 根據(jù)比對結(jié)果可計算被檢流量計的誤差, 然后調(diào)整被檢流量計的系數(shù), 使被檢流量計與便攜式超聲波流量計顯示流量數(shù)據(jù)一致, 以達到校準被檢流量計的效果, 公式如下:
式中: f 1被檢流量計原來的系數(shù);v被! ! ! 被檢流量計的平均流速, 單位: m3/h;標準流量計的平均流速, 單位: m3h;f 2 ! ! ! 被檢流量計比對后的調(diào)整系數(shù)。
3 運用便攜式超聲波流量計實現(xiàn)在線大口徑流量計檢測
3. 1 檢測的優(yōu)點
1) 可實現(xiàn)不斷流測量, 設備便于攜帶, 安裝方便;
2) 不干擾流場, 無壓力損失, 儀表無可動、易損部件, 穩(wěn)定性好;
3) 外夾式探頭, 可以根據(jù)管道現(xiàn)場情況移動安裝測量;
4) 適用范圍廣, 可用于各種類型流量計的在線檢測;
5) 適應性強, 可用于不同管徑、不同介質(zhì)( 高溫、高壓、易爆、高黏度、強腐蝕、放射性高) 的檢測;
6) 標準表價格基本與所測管徑無關, 性價比高。
3. 2 檢測的缺點
1) 要求準確知道管道參數(shù), 而現(xiàn)場實際情況又難以確定;
2) 作為標準表要求有較理想的管道安裝條件;
3) 人為因素對測量的影響較大, 對操作人員要求很高;
4) 現(xiàn)場流量不易調(diào)控, 很難實現(xiàn)全量程測試。
4 對在線大口徑流量計進行檢測、校準時的步驟
4. 1 了解現(xiàn)場工況條件并盡量使其滿足檢測條件
1) 了解現(xiàn)場工況條件, 包括被檢管線的材質(zhì)、管外徑、管壁厚、管內(nèi)襯里的材質(zhì)及厚度、管內(nèi)介質(zhì)、介質(zhì)溫度等相關量的準確數(shù)值, 要求在檢測現(xiàn)場測量核實( 可以用測厚儀測量壁厚、用軟尺測量管徑) , 以確保測量準確度。
2) 標準表的安裝必須滿足直管段要求, 一般情況下至少為
上游10 倍管徑的距離, 下游5 倍管徑的距離, 而且在30 倍管徑的距離內(nèi)無干擾流體狀態(tài)的因素, 如泵、閥等, 必要時應考慮加裝整流器。
3) 測量時標準表不能安裝在管內(nèi)含有氣體的位置( 比如,
不能安裝在高于水管的位置) , 因為氣泡會使超聲波信號衰減,從而影響測量準確度。
4) 選擇測量點必須保證通過其測量段的最小流速不低于0. 5 ms, 如果流速低于0. 5 ms, 應考慮在被檢流量計安裝點的前10 倍、后5 倍管徑的范圍內(nèi)安裝變徑管( 小于原管徑) , 以提高流速。
5) 便攜式超聲波流量計是把現(xiàn)場的管道參數(shù)納入流量計測量系統(tǒng)之內(nèi)的儀表, 所以除了要求其探頭的安裝位置精確,還要充分考慮管道參數(shù)如直徑、材質(zhì)、壁厚、襯里和積垢、銹蝕等因素對測量準確度的影響。
6) 為便于以后用其他流量計對其流量測量準確度的在線檢查, 最好在被檢流量計的前、后分別加裝一段能形成對稱流場的不銹鋼管段。
4. 2 標準表的準備工作
選用超聲波流量計進行在線檢測的基本原理為標準表比對法, 因此超聲波流量計應在國家法定計量檢定機構(gòu)進行檢定, 并取得有效的檢定證書。檢測前, 應提前做好檢測準備, 檢查標準表、換能器及電源線是否完好。在實踐中, 我們發(fā)現(xiàn)在冬季氣溫特別低時會發(fā)生電源線脆斷、液晶屏幕不顯示等現(xiàn)象。另外, 如果檢測點周圍沒有電源, 需要提前充電, 以保證標準表能夠在檢測過程中正常工作。
4. 3 在線檢測工作
首先要根據(jù)現(xiàn)場工況條件科學地確定標準表的安裝位置,以便安裝換能器。換能器無論采用哪種安裝方式, 都應采用科學的安裝技術(shù), 確保傳感器的安裝精度, 盡可能減少使用環(huán)境和安裝對其測量準確度的影響。第二, 將經(jīng)過現(xiàn)場測量核實的工況參數(shù)輸入流量計, 并檢查信號接收情況, 確認工作正常后,方可開始檢測。第三, 檢測時根據(jù)現(xiàn)場工況條件確定不同的流量點, 并分別同時采集標準表和被檢流量計的流量示值, 從而確定被檢流量計的示值誤差。最后, 調(diào)整被檢流量計的系數(shù),
使被檢流量計與便攜式超聲波流量計顯示流量數(shù)據(jù)一致, 達到
校準被檢流量計的目的。
在實際中, 企業(yè)都會遇到原有的舊管線達不到上述檢測條件的情況。一般地, 可以在被測管線上選取一段條件較好、滿足超聲波流量計使用條件的測量點安裝標準表, 如果條件太差, 就需要對現(xiàn)有管線進行改造, 尤其要滿足前后直管段的要求, 保證液體充滿測量管道, 最小流速不低于0. 5 ms 等條件,從而保證計量檢測的準確性。另外, 計量檢測人員既要掌握過硬的技術(shù), 又要積累豐富的實踐經(jīng)驗。在檢測過程中, 要求計量檢測人員本著科學的態(tài)度開展在線檢測工作, 才能夠保證檢測的準確性和校準效果。
5 目前在線大口徑流量計檢測工作的開展情況
目前同煤集團供水分公司擔負著礦區(qū)50 萬職工家屬的生產(chǎn)、生活用水, 為礦區(qū)各礦、廠、居民小區(qū)等用戶供水, 在線的大口徑流量計有41 臺, 其中主要有固定式超聲波流量計和插入式渦輪流量計。這些流量計安裝在沿途190 多公里管線的加壓站進、出水管道或用戶進水管道上, 拆裝起來費時費力, 送檢工作比較困難。為方便這些固定式超聲波流量計的檢測, 公司將便攜式超聲波流量計作為標準器具, 定期送到國家級法定計量檢定機構(gòu)! ! ! 國家水大流量計量站進行檢定, 專門用于檢測其他在線大口徑流量計。由于這種儀器具有體積小、重量輕、拆卸方便、準確度高、測量范圍大( 管道外徑可測13 ~ 6 000mm、最大流速為32 ms、流體溫度在- 40# ~ 200# ) 等優(yōu)點, 尤
其是有充電功能, 可以在野外工作, 方便了對距離電源較遠的測點開展檢測工作。近年來, 公司通過采用標準表比對法開展對在線大口徑流量計的檢測并校準, 及時采集數(shù)據(jù), 保證了所有在線流量計的準確計量, 保證了水! ! ! 這種能源的計量準確性, 使水計量工作取得了長足的發(fā)展。另一方面, 采用超聲波流量計作為標準表, 負責水量計量器具的檢定, 開展水計量檢測手段和檢定方法的研究, 負責水計量的技術(shù)仲裁, 保證了供水企業(yè)與用戶之間、用戶與用戶之間的經(jīng)濟效益。例如在2004 年, 四臺礦與馬脊梁礦由于在水量分配的問題上有爭議, 公司在兩礦的分水處建立了分水站。首先按照兩礦的實際用水情況調(diào)節(jié)、分配水量, 然后分別為兩個用戶各安裝了一臺固定式超聲波流量計,并用便攜式超聲波流量計分不同時段進行多次現(xiàn)場檢測, 確保兩臺在線流量計的準確計量。自此, 解決了四臺礦和馬脊梁礦長期在用水計量上的爭議, 取得了令雙方都滿意的結(jié)果。
6 結(jié)論
運用便攜式超聲波流量計開展在線大口徑流量計的檢測、校準工作是較為可行的方法, 這種方法極大地方便了供水企業(yè)的計量工作, 同時也有效降低了企業(yè)在計量方面的資金消耗。檢測工作中, 計量人員要認真總結(jié)經(jīng)驗, 為供水行業(yè)今后有效開展計量工作提供切實可行的依據(jù)。值得注意的是: 流量計是國家計量法制管理的計量器具, 按其使用場合不同分為強制檢定和非強制檢定兩種, 供水行業(yè)用于貿(mào)易結(jié)算的流量計屬強制檢定的計量器具, 其檢定應按照國際相關的計量檢定規(guī)程由法定計量檢定機構(gòu)實施; 供水行業(yè)用于內(nèi)部核算的流量計屬非強制檢定的計量器具, 使用者只須按照量傳原則進行科學的校準即可。
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