流量测量系统的现场校验

重要。 在校验时， 流量计既不能无中生有， 也不能指向负
值。零点校验时需注意以下几点； ① 确定流过流量计的流体流量确实是零。这是零点
校验的基础， 因为现场管道的阀门在一定的压力下或流 体有杂质时经常会发生泄漏或故障。
② 流量计测量通道内必须充满被测介质。这点对电 磁流量计尤为重要。
③ 小信号切除问题。对于模拟型号输出的流量计， 可采用小信号切除的方法解决零点漂移问题， 但切除点 不能定得过高。
Ｃ— 空 气 浮 力 修 正 系 数 ；
ρ１—工作液体的密度， ｋｇ／ｍ３； ρａ—空气密度， ｋｇ／ｍ３； Ｃｔｌ— 工 作 液 体 温 度 修 正 系 数 ； Ｃｐｌ— 工 作 液 体 压 力 修 正 系 数 ； β１— 工 作 液 体 的 体 胀 系 数 ，℃－ １； Ｆ１—工作液体的压缩系数， Ｐａ－１； ｐｍ—被校流量计处表压力， Ｐａ； ｔｓ、ｔｍ— 分 别 为 称 重 容 器 内 和 被 校 流 量 计 处 测 得 的液温， ℃。
Ｃｐｌ＝１＋Ｆ１ｐｍ 式中： Ｖｓ—标准容器测得的未经修正的体积值， ｍ３；
Ｃｔｓ— 标 准 容 器 温 度 修 正 系 数 ； Ｃｔｌ— 工 作 液 体 温 度 修 正 系 数 ； Ｃｐｌ— 工 作 液 体 压 力 修 正 系 数 ； βｓ、β１—分 别 为 标 准 容 器 和 工 作 液 体 的 体 胀 系 数，℃－ １；
称量法在现场校验中比容积法用得多， 原因是标准
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秤比标准容器容易得到， 灵活性也更大。
④ 标准表校验法。前面所述的容积法和称量法只能
用液体进行校验， 而标准表法既适用于液体又适用于气
体。用标准表法进行现场校验， 流程如图 ３ 所示。
积算仪
压力传感器 温度传感器
ＴＰ
ＴＰ
流量调节阀
被校流量计 标准流量计
图 ３ 标准表校验法系统
还要说明一点， 现场使用的切换机构和计时系统应
图 ２ 称量校验法系统
计算标准装置测得的体积值并进一步计算被校表误差。
Ｖ＝ＶｓＣｔｌＣｐｌ
式中：
Ｖｓ＝
ＭＣ ρ１
Ｃ＝１＋ ρａ ρ１
Ｃｔｌ＝１＋β１（ ｔｍ－ ｔｓ）
Ｃｐｌ＝１＋Ｆ１ｐｍ
式中： Ｖ—经换算修正得到标准装置测得的体积值， ｍ３；
Ｖｓ—标准装置测得的未经修正的体积值， ｍ３； Ｍ—标准秤测得的质量值， ｋｇ；
温度值。
流量计的误差按下式计算， 即：
Ｅ＝ Ｖｍ－ Ｖ ×１００％
（１）
Ｖ
式中： Ｅ—流量计相对误差（ 一般指累积误差） ；
Ｖｍ— 被 校 流 量 计 指 示 值 ； Ｖ—经修正后， 标准容器测得值（ 即实际体积值） ；
Ｖ＝ＶｓＣｔｓＣｔｌＣｐｌ Ｃｔｓ＝１＋βｓ（ｔｓ－ ２０） Ｃｔｌ＝１＋β１（ｔｍ－ ｔｓ）
Ｆ１—工作液体的压缩系数， Ｐａ－１； ｐｍ—被校流量计处表压力， Ｐａ； ｔｓ、ｔｍ—分 别 为 标 准 容 器 内 和 被 校 流 量 计 处 测 得的液温， ℃。
用标准容器在现场对被校表进行校验， 校验点（ 瞬时
流量值） 要做到高是困难的， 达到 ６０ｍ３／ｈ 的例子已不多
见。因为流量越大， 困难越多， 如动力、标准容器的搬移、
ｄ、注意管道内壁沉积结垢， 因为这使得声道偏离原 预设的声道， 也改变了流通截面积。
ｅ、换能器安装在水平管道上时， 为避开管道顶部可 能存在的气隙和底部可能沉积的泥沙或其他固形物， 应 尽可能安装在与水平成±４５°角的位置， 如图 ４ 所示。
空气间隙
管道壁
４５! 水平
４５!
沉积的泥沙等 垂 直
图４ 换能器安装的理想位置 ｆ、保证直管段长度， 消除流速分布不均匀对示值的 影响， 各超声流量计生产厂家都规定了上、下游直管段的 下限长度， 流速比较大， 可再适当延长直管段的长度。 ３．结论 总之， 由于影响因素太多， 在流量计的现场应用中， 流量计准确性往往受到怀疑， 由于流量计都是经过计量 部门检定合格后再安装至现场的， 搬运和安装都不是很 方便， 因此当出现问题时， 首先应当查找本文介绍的一些 非仪表本身的原因， 在无足够依据证明仪表示值是准确 的情况下， 可拆下仪表并送至计量部门检定， 也可以创造 有利条件对流量测量系统进行现场校验。
５－ 调节阀； ６－ 下游切断阀； ７－ 旁通阀； ８－ 标准容器； ９－ 排液阀
② 容积校验法。用容积法对被校表进行校验， 其管
道连接如图 １ 所示。适用于液体流量校验， 流量校验点一
般取被校流量计常用流量， 可在不影响生产操作的情况
下实施校验。标准容器的容量不应小于被校流体 １ｍｉｎ 的
的输送量， 同时应测量和记录测量系统的一些压力值和
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流量测量系统的现场校验
王科
（ 江苏省计量科学研究院 ２１０００７）
【摘要】通过分析流量计的实验室检定和现场校验的区别， 以及根据不同的流量测量系统现场情况， 分析和提出了 流量测量系统现场校验的必要性， 文中主要介绍了常用的几种现场校验方法， 其中包括零点校验和零点以外的示值校 验， 同时也分析了零点校验的注意事项和示值校验的注意事项， 并指出了这几种现场校验方法各自的优缺点。
ａ、体雷诺数 ＲｅＤ≥５０００， 超声流量计才能稳定指示。 所以流速太低时， 不宜使用。
ｂ、道内流体流速分布不均匀， 对仪表示值影响较大。 换 能 器 安 装 位 置 上 、下 游 应 避 免 存 在 弯 头 、异 径 管 、阀 、泵 、 管道焊缝、法兰安装处或管道内有阻流物等。
ｃ、管道内径和壁厚尺寸必须实际精确测量， 不能用 名义值代替。
【关键词】流量测量系统 流量计 现场校验 零点校验 示值校验
１．概述 众所周知， 只有出厂检定合格的流量计才能进行销 售， 也只有经法定计量检定部门检定合格的流量计才能 投 入 使 用 和 贸 易 结算 ， 如 涡 街 流 量 计 、电 磁 流 量 计 、涡 轮 流 量 计 、科 氏 力 质 量 流 量 计 等 。 这样的检定过程是在实验室参比条件下完成的， 由 于不同条件下流体的物性和流动状态不相同， 因此， 当经 过实验室检定合格的流量计安装到使用现场后，由于现场 环境条件和流量测量系统结构各不相同， 假如遇到过冷 或 过 热 的 环 境 温 度 、强 烈 震 动 、管 道 内 流 体 流 动 情 况 不 稳 定等情况， 有可能对流量计的测量精确度会带来影响； 另 外， 流量计安装到现场往往还要同其他仪表进行配套使 用， 容易发生选型错误、安装不合理、量程选择不当、仪器 匹配不合理等情况。可以看出， 所有这些问题都有可能增 大整个流量测量系统的误差。 总之， 有必要对实际现场流量测量系统环节进行实 践考验， 这一环节就是流量测量系统的现场校验。反之， 也可以通过现场校验来找出现场情况引起误差的具体设 计缺陷和安装缺陷。 ２．流量测量系统现场校验 现场条件下对流量测量系统进行校验， 一般包括零 点校验和零点以外的示植校验。通常情况下都是先进行零 点校验， 在零点正常后， 在条件允许的情况下再进行零点 以外的示植校验； 如果零点不正常， 则应首处理零点问题。 ２．１ 流量测量系统的零点校验 在使用现场对流量测量系统的零点进行校验与在实 验室中进行校验方法基本相同， 因为都是使流过流量计 的流量为零， 然后读取流量计的示值。只是使用现场条件 没有实验室理想， 有许多不利因素， 所以零点校验工作虽 然容易实施， 但是对于流量计正式启用和验收来说非常
场 地 、操 作 以 及 校 验 液 的 回 收 等 。
当流量更大时， 可利用 现 场现 成 的 水 池 、槽 、罐 等 代
替标准容器， 用一段时间内容器中液位的变化计算容积
值， 然后用同流过流量计的总量进行比较。但是计算时， 容
积值须精密实测， 容器上入孔、法兰口、内件的影响都要扣
除， 阀门不能泄漏， 旁路管道流出流入的量要特别注意。
２．２ 流量测量系统的示值校验 流量测量系统的零点示值校验比较容易实现， 下面 所指的校验都是零点之外其他点示值的校验。 ① 现场校验准备工作。要对流量测量系统示值进行 现场校验， 需具备必要的条件， 如图 １ 所示， 要预留校验 口和切断阀， 在仪表安装时就已设置好。如果只设置出料 校验口， 则只能用流量计实际被测流体校验； 如果既装设 了出料校验口又装设了进料校验口， 就也可以用其他合 适的流体来校验。
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足够完善， 更好地确保现场校验的准确性。 ③ 称量校验法。用称量法对被校表进行现场校验，
其管路连接如图 ２ 所示。
图 １ 容积校验法系统
１－ 上游切断阀； ２－ 进料校验口； ３－ 被检流量计； ４－ 出料校验口；
④ 振动对涡街流量计零点的影响。涡街流量计如果 零点示值偏高， 可以通过噪声平衡和触发电平调整来回 零。但是， 如果现场振动非常剧烈， 无论怎么调节都无济 于事， 此时只能通过减小振动和更换抗振性更好的流量 计来解决。
⑤ 涡街流量计在零流量时容易引入干扰。涡街流量 计传感器的变增益特性导致输入频率为零时， 增益最大， 此时各种干扰均被放大了很多倍， 当其高于触发器的门 槛值时， 即被当作信号送到输出端。
参考文献 ［１］朱 德 祥 ．流 量 仪 表 和 原 理 应 用 ．上 海 ：华 东 化 工 学 院 出 版 社 ，１９９２ ［２］强发红．时差法超声波流量计的应 用 技 术．石 油 化 工 出 版 社 ．２００１ ［３］张 学 魏 ．涡 街 流 量 计 输 入 电 路 的 设 计 ．自 动 化 仪 表 ， １９９８．０７
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标准表的选择灵活性很大， 对于液体， 选准确度度优 于 ０．２ 级涡轮流量计是适宜的； 对于 气 体 ， 微 小 流 量 可 选 用电子皂膜流量计， 流量较大时， 选用临界流流量计。连 接管道时， 下面各点应注意：
ａ、前 后 直 管 段 。 ｂ、保证管道中充满被测流体。因此， 常将管道末端向 上翻高， 如图 ３ 所示。 计算标准流量计测得的体积值， 并进一步计算被校 表误差。当被测流体为液体时，
Ｖ＝ＶｓＣｔｌＣｐｌ Ｃｔｌ＝１＋β１（ｔｍ－ ｔｓ）
Ｃｐｌ＝１＋Ｆ１ｐｍ 式中： Ｖ—标准流量计测得的修正过的体积值， ｍ３；
Ｖｓ—标准流量计测得的未经修正的体积值， ｍ３； Ｃｔｌ— 标 准 流 量 计 处 温 度 修 正 系 数 ； Ｃｐｌ— 工 作 液 体 压 力 修 正 系 数 ； β１— 工 作 液 体 的 体 胀 系 数 ，℃－ １； Ｆ１—工作液体的压缩系数， Ｐａ－１； ｔｓ、ｔｍ— 分 别 为 标 准 容 器 内 和 被 校 流 量 计 处 测 得 的液温， ℃； ｐｍ、ｐｓ—被 校 流 量 计 处 表 和 标 准 流 量 计 处 的 温 度， ℃。 ｃ、运用标准表法时应注意的事项。例如， 在用科氏力 质量流量计对现场的一台科氏力质量流量计进行校验 时， 两台仪表都应用支架固定牢固， 如果两台表的振动相 互干扰难以消除， 可在两台表之间用挠性管连接； 在用旋 转式容积流量计作标准表对涡街流量计等进行校验时， 应注意旋转式容积流量计工作时可能引发的流动脉动对 被 校 表 的 影 响 ； 容 积流 量 计 中 的 椭 圆 齿 轮 式、腰 轮 式 、旋 转活塞式等， 由于其工作原理的特性， 工作时会引发一定 幅值的流动脉动， 应避免采用容易引发流动脉动的标准 表或在两台表之间增设阻尼器。 ⑤ 超声流量计校验法。现场校验最重要的是注意安 全，前面三种方法都不适用于高温高压流体、易 燃 易爆 流 体， 强腐蚀流体以及有毒有害流体。用夹装式超声流量计 进行现场校验， 对流体的流动毫无影响， 因此对生产安全 和人身安全无直接影响。 但是超声流量计的实际准确度多半不高， 例如有的 单 声 道 时 差 法 超 声 流 量计 ， 准 确 度 在 １．０％以 下， 再 计 入 流通截面积求取的误差、传感器安装距离误差等， 不能满 足现场校验的准确性需求， 故必须选择准确度高的超声 流量计， 准确度高尽量应不低于 ０．５％。 在用超声流量计对被校流量计进行现场校验时应注 意以下各点：