淺析時差式超聲流量計的檢定工作的相關(guān)操作規(guī)程

超聲波流量計周期檢定的必要性

任何儀器儀表無論是在剛出廠時，還是在設(shè)備的保管使用過程中，都需要對產(chǎn)品進(jìn)行檢定，超聲波流量計也不例外。從生產(chǎn)線上下來的產(chǎn)品，其產(chǎn)品的合格與否，是否存在品質(zhì)達(dá)不到使用的要求產(chǎn)品，不僅需要在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中進(jìn)行質(zhì)量的控制，更需要在包裝銷售前對儀表產(chǎn)品進(jìn)行相關(guān)的檢定工作。而對于已經(jīng)投產(chǎn)的儀表設(shè)備，因?yàn)榇嬖谕饨缫蛩氐挠绊?，元器件本身也存在老化以及機(jī)械磨損等情況，產(chǎn)品的工作性能必然會隨著時間在衰減，其中一部分會使其誤差超出技術(shù)條件的要求。如果繼續(xù)使用這些超差的儀器儀表進(jìn)行測量工作，必然會導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，導(dǎo)致不合格產(chǎn)品出現(xiàn)而不能被發(fā)現(xiàn)。同理，用這樣的儀器儀表進(jìn)行參數(shù)測試或科學(xué)實(shí)驗(yàn)，其測量數(shù)據(jù)必然不可靠。 

對于使用儀器的數(shù)量不是很大的單位來說，只需要定期地將所使用的各種儀器儀表送有關(guān)部門檢定，問題并不復(fù)雜的對使用數(shù)量大的單位，尤其是對設(shè)計、生產(chǎn)各種產(chǎn)品的工廠、科研單位的計量部門來說，由于所用的測量儀器的品種多、數(shù)量大，不可能將所有的儀器都送往上級計量部門檢定，因此，必須建立本單位的計量標(biāo)準(zhǔn)，安排這些儀器在本單位內(nèi)進(jìn)行周期檢定，這是一項(xiàng)繁重復(fù)雜的任務(wù)。只有將各種儀器從購置入庫開始，直到報廢為止，始終納入周期檢定的軌道，才能保證這些儀器的量值準(zhǔn)確，始終處于良好的工作狀態(tài)。

一、超聲流量計的計量性能要求

(一)準(zhǔn)確度等級

超聲波流量計在qt≤q≤qmax的流量范圍內(nèi)，其大允許誤差應(yīng)符合表2-11的規(guī)定，在qmin≤q〈qt的流量范圍，大允許誤差不超過大允許誤差的2倍，且對氣體q_t應(yīng)不大于3m/s， 對液體q_t應(yīng)不大于O.6m/s。連續(xù)2次檢定之間儀表系數(shù)的調(diào)整量應(yīng)不大于準(zhǔn)確度等級所對應(yīng)的大允許誤差。q_t為分量流量。

(二)重復(fù)性

流量計的重復(fù)性不得超過相應(yīng)準(zhǔn)確度等級規(guī)定的大允許誤差的1/3。

(三)雙向測量的流量計應(yīng)在兩個測量方向分別進(jìn)行檢定

(四)外夾式流量計應(yīng)在D_N200mm以上管徑檢定并使用

二、通用技術(shù)要求

(一)技術(shù)資料

流量計應(yīng)附有使用說明書。周期檢定的流量計還應(yīng)有前次的檢定證書及本檢定周期內(nèi)使用中檢驗(yàn)的檢驗(yàn)報告。

外夾式超聲波流量計的隨機(jī)文件中應(yīng)詳細(xì)說明流量計的安裝方法和使用要求。

(二)標(biāo)志

①流量計應(yīng)有明顯的流向標(biāo)志。

②流量計應(yīng)有銘牌。表體或銘牌上應(yīng)注明：制造廠名，產(chǎn)品名稱及型號，出廠編號，計量器具制造許可證標(biāo) 志，大工作壓力，公稱直徑或其適用管徑范圍，適用工作壓力和工作溫度范圍，在工作條件下的大、小流量或流速，準(zhǔn)確度等級，防爆等級和防爆合格證編 號，以及其他有關(guān)技術(shù)指標(biāo)，制造年月等。

③每一對超聲波換能器應(yīng)在明顯位置標(biāo)有**性的惟一性標(biāo)志和安裝標(biāo)志。

④當(dāng)換能器的信號電纜與超聲波換能器需一一對應(yīng)時，應(yīng)在明顯位置標(biāo)有**性的惟一性標(biāo)志和安裝標(biāo)志。

(三)工藝

①新制造的流量計的外表應(yīng)有良好的處理，不得有毛刺、刻痕、裂紋、銹蝕、霉斑和涂層剝落現(xiàn)象。

②流量計表體的連接部分的焊接應(yīng)平整光潔，不得有虛焊、脫焊等現(xiàn)象。

③接插件必須牢固可靠，不得因振動而松曠或脫落。

④顯示的數(shù)字應(yīng)醒目、整齊，表示功能的文字符號和標(biāo)志應(yīng)完整、清晰、端正。

⑤按鍵應(yīng)手感清楚，沒有粘連現(xiàn)象。

?密封面應(yīng)光滑，不得有損傷。

⑦流量計各項(xiàng)標(biāo)記正確，新制造的流量計表面應(yīng)色澤均勻，涂鍍層不得有起皮、剝落等現(xiàn)象；讀數(shù)裝置上的防護(hù)玻璃應(yīng)有良好的透明度，沒有使讀數(shù)畸變等妨礙讀數(shù)的缺陷。有特殊安裝、調(diào)試要求的流量計應(yīng)附帶完整的安裝、調(diào)試工具。

修正系數(shù)應(yīng)有保護(hù)功能，避免意外更改，機(jī)械方法調(diào)整系數(shù)的流量計應(yīng)能在調(diào)整后加鉛封。流量計系數(shù)的值應(yīng)與上次檢定時置入的系數(shù)相同并沒有進(jìn)行過修改。還要進(jìn)行密封性檢查，將流量計安裝到裝置上后，通入大工作壓力5min，流量計應(yīng)無滲漏。

三、計量器具控制

計量器具控制包括型式評價、*次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)。

流量標(biāo)準(zhǔn)裝置(以下簡稱裝置)及其輔助測量儀表均應(yīng)有有效的檢定證書。裝置測量結(jié)果的不確定度應(yīng)不大 于被檢流量計大允許誤差的1/2。每次測量時間應(yīng)不少于裝置允許的短測量時間。當(dāng)采用脈沖數(shù)進(jìn)行檢定時，由脈沖數(shù)引入的不確定度應(yīng)不大于被檢流量計重 復(fù)性的1/3。流量計管道安裝要求其緊鄰的上、下游須安裝一定長度的直管段，該直管段除取壓孔、溫度計插孔外應(yīng)元其他障礙及連接支管。具體依據(jù)流量計使用 說明書要求。流量計上、下游的直管段，其內(nèi)徑與流量計的公稱通徑D_N之差，一般應(yīng)不超過D_N的3%，并不應(yīng)超過±5mm。對于準(zhǔn)確度等級不低于1.0級的氣體流量計和準(zhǔn)確度等級不低于O.5級的液體流量計，流量計上游20D_N和下游5D_N長度內(nèi)的直管段內(nèi)壁應(yīng)清潔，無明顯凹痕、積垢和起皮等現(xiàn)象。當(dāng)直管段長度不夠時，可以安裝整流器。

超聲波流量計與其試驗(yàn)管段的連接部位應(yīng)沒有泄漏；連接處的密封墊不得突出流體內(nèi)。

需要測量流經(jīng)流量計的流體溫度時，可直接從流量計表體上的測溫孔測溫。如流量計表體上無測溫孔，應(yīng)根 據(jù)流量計本身要求和有關(guān)規(guī)定確定溫度的測量位置。如無特殊要求，對于單向測量的流量計，應(yīng)將溫度測量位置設(shè)在流量計下游距法蘭端面3D~5D處；對于雙向 測量的流量計，應(yīng)設(shè)在距流量計法蘭端面至少5D處。溫度計插入深度一般不超過管道直徑的1/3，對大口徑管道不超過75mm。所用溫度計的測量誤差對檢定 結(jié)果造成的影響應(yīng)小于流量計大允許誤差的1/5。

需要測量流經(jīng)流量計的流體壓力時，可直接從流量計表體上的取壓孔取壓。如流量計表體上無取壓孔，應(yīng)根 據(jù)流量計本身要求確定壓力的測量位置。如無特殊要求，裝置應(yīng)在流量計上游側(cè)10D處安裝壓力計。取壓孔軸線應(yīng)垂直于測量管軸線，直徑為（4~12)mm。 取壓孔在管道內(nèi)壁的出口處水平面的投影應(yīng)是圓的，其邊緣應(yīng)與測量管道內(nèi)表面平齊，并盡可能銳利，不能有毛刺。所用壓力計的測量誤差對檢定結(jié)果造成的影響應(yīng) 小于流量計大允許誤差的1/5。

當(dāng)檢定用液體的蒸氣壓高于環(huán)境大氣壓力時，裝置應(yīng)是密閉式的。

用于檢定的所有電氣設(shè)備應(yīng)在同點(diǎn)接地線。

①檢定用流體應(yīng)充滿試驗(yàn)管道，其流動應(yīng)無旋渦。

②檢定用流體應(yīng)是清潔的，無可見顆粒、纖維等物質(zhì)。

③液體流量計應(yīng)使用液體作為檢定用流體，氣體流量計應(yīng)使用氣體作為檢定用流體。且檢定介質(zhì)與使用介質(zhì)的密度、黏度等物理參數(shù)相接近。

對工作壓力在0.4MPa以上的氣體流量計，管道內(nèi)氣體的表壓力不低于O.lMPa并盡量使其與實(shí)際使用條件相一致。對工作壓力在0.4MPa以下的流量計，管道內(nèi)氣體的表壓力不得高于0.4MPa，可在常壓下進(jìn)行檢定。

在檢定的壓力和溫度條件下無游離水或油等雜質(zhì)存在，且氣體中水蒸氣在檢定過程中不會發(fā)生相變，粉塵等固體物的粒度應(yīng)小于5μm。

對準(zhǔn)確度等級不低于1.0級的流量計，在每個流量點(diǎn)的每一次檢定過程中，檢定用氣體的溫度變化應(yīng)不大于士O.5℃，對準(zhǔn)確度等級低于1.5級的流量計，在每個流量點(diǎn)的每一次檢定過程中，檢定用氣體的溫度變化應(yīng)不大于±l℃。

檢定用氣體為天然氣時，天然氣氣質(zhì)應(yīng)符合GB/T 17820二類氣的要求，天然氣的相對密度為O.55~0.80。

檢定用氣體為天然氣時，在檢定過程中，氣體的組分應(yīng)相對穩(wěn)定。天然氣取樣應(yīng)按GB/T 13609執(zhí)行，天然氣組成分析按GB/T 13610執(zhí)行。

在每個流量點(diǎn)的檢定過程中，壓力波動應(yīng)不大于±0.5%。

檢定環(huán)境條件環(huán)境溫度(15~45)℃；大氣相對濕度一般為(45~85)%RH；大氣壓力一般為(86~106) kPa。

外界磁場應(yīng)小到對流量計的影響可忽略不計。機(jī)械振動和噪聲應(yīng)小到對流量計的影響可忽略不計。

當(dāng)以天然氣等可燃性或爆炸性流體為介質(zhì)實(shí)際流體檢定的場合，所有檢定裝置及其輔助設(shè)備、檢測場地都應(yīng)滿足GB/T 50251的要求，所有設(shè)備、環(huán)境條件必須符合GB/T 3836的相關(guān)安全防爆要求。

檢定時原則上須將被檢流量計及上、下游直管段、流量調(diào)整器(可選)和流量計算機(jī)等全套系統(tǒng)一起送檢。

流量計應(yīng)使用說明書中應(yīng)對換能器給出工作壓力范圍和工作溫度范圍，并提供換能器安裝的幾何尺寸。表體安裝的超聲波流量計在隨機(jī)文件中應(yīng)包括流量計出廠檢驗(yàn)時的幾何檢驗(yàn)技術(shù)報告。

型式評價、*次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗(yàn)的項(xiàng)目列于表2~12中。

外觀檢查用日測的方法檢查流量計外觀，應(yīng)符合要求。示值誤差檢定包括運(yùn)行前檢查：

連接、開機(jī)、預(yù)熱，按流量計說明書中指定的方法查驗(yàn)流量計參數(shù)設(shè)置是否正確；

用目測的方法檢查流量計密封性，應(yīng)符合要求；

流量計應(yīng)在可達(dá)到的大檢定流量的70%~****范圍內(nèi)，至少預(yù)運(yùn)行5min，等流體溫度、壓力和流量穩(wěn)定后方可進(jìn)行正式檢定；

檢定流量點(diǎn)應(yīng)包含下列流量點(diǎn)：qmin，q_t， 0.25qmax，0.40qmax,0.70qmax和qmax。當(dāng)流量計量程比大于1：20時，增加一檢定點(diǎn)，其流量為0.lqmax。

在檢定過程中，每個流量點(diǎn)的每次實(shí)際檢定流量與設(shè)定流量的偏差應(yīng)不大于±5%或不大于士l%qmax，小流量點(diǎn)的流體流速應(yīng)不小于流量計銘牌標(biāo)示的小流速。

當(dāng)超聲波流量計量程比大于1：20且由于裝置限制大檢定流量不能達(dá)到qmax時，除qmin和q_t，外其余五個流量點(diǎn)應(yīng)在q_t和可達(dá)到的大檢定流量的范圍內(nèi)均勻選擇，且可達(dá)到的大檢定流量至少為20q_t。

每個流量點(diǎn)的檢定次數(shù)應(yīng)不少于3次，對于型式評價和準(zhǔn)確度等級優(yōu)于0.5%的流量計，每個流量點(diǎn)的檢定次數(shù)應(yīng)不少于6次。

操作步驟：

用調(diào)節(jié)閥把流量調(diào)到規(guī)定的流量值，穩(wěn)定5min。同時啟動標(biāo)準(zhǔn)器(或標(biāo)準(zhǔn)器的記錄功能)和被檢流量計 (或被檢流量計的輸出功能)，記錄標(biāo)準(zhǔn)器和被檢流量計的初始示值，按裝置操作要求運(yùn)行一段時間后，同時停止標(biāo)準(zhǔn)器(或標(biāo)準(zhǔn)器的記錄功能)和被檢流量計(或

示值誤差計算

流量計單次檢定的示值誤差

式中： E_ij——第i檢定點(diǎn)第j次檢定被檢流量計的相對示值誤差，%；

Q_ij——第i檢定點(diǎn)第j次檢定時流量計顯示的累積流量值，是儀表系數(shù)與輸出脈沖數(shù)的乘積， m³；

Q_sij——第i檢定點(diǎn)第j次檢定時標(biāo)準(zhǔn)器換算到流量計處狀態(tài)的累積流量值， m³；

q_ij——第i檢定點(diǎn)第j次檢定時流量計顯示的瞬時流量值，可為一次實(shí)驗(yàn)過程中多次讀取的瞬時流量值的平均， m³/h；

q_sij——第i檢定點(diǎn)第j次檢定時標(biāo)準(zhǔn)器換算到流量計處狀態(tài)的瞬時流量值， m³/h。

其中：

對于氣體流量計，按下式計算Q_sij

式中：T_s、Tm——分別為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時標(biāo)準(zhǔn)器和流量計處的流體熱力學(xué)溫度， K；

Zs、Zm——分別為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時標(biāo)準(zhǔn)器和流量計處的氣體壓縮系數(shù)。

各檢定流量點(diǎn)的相對示值誤差。

流量計各檢定流量點(diǎn)的相對示值誤差按下列公式計算

式中：Ei——第i檢定點(diǎn)被檢流量計的相對示值誤差，%；

n——第i檢定點(diǎn)檢定次數(shù)；

E_ij——第i檢定點(diǎn)第j次檢定時流量計的相對示值誤差。

流量計的相對示值誤差

流量計的相對示值誤差為

式中：(E_i）max——流量計各檢定點(diǎn)相對示值誤差中大值。

流量計的(測量)重復(fù)性

當(dāng)每個流量點(diǎn)重復(fù)檢定n次時，該流量點(diǎn)的重復(fù)性按下式評定：

式中：(K_r)_i——第i檢定點(diǎn)的(測量)重復(fù)性；

k_i——第i檢定點(diǎn)的平均流量計系數(shù)；

K_ij——第i檢定點(diǎn)第j次檢定的流量計系數(shù)。

流量計的(測量)重復(fù)性：

式中：Er——流量計的(測量)重復(fù)性。

流量計經(jīng)檢定后可按適合的方法對流量計進(jìn)行系數(shù)修正，新流量計系數(shù)置入流量計后，應(yīng)在q_t以下及以上分別選至少1個流量點(diǎn)進(jìn)行測試以確認(rèn)其修正效果。

檢定結(jié)果處理：經(jīng)檢定合格的流量計發(fā)給檢定證書，經(jīng)檢定不合格的流量計發(fā)給檢定結(jié)果通知書，并注明不合格項(xiàng)目。經(jīng)使用中檢驗(yàn)的流量計發(fā)給測試證書或校準(zhǔn)證書。

流量計應(yīng)每2年檢定一次。如流量計具有自診斷功能且能夠保留報警記錄，也可每6年檢定一次井每年在使用現(xiàn)場進(jìn)行使用中檢驗(yàn)。

周期檢定的流量計必須在檢定時附帶由具有計量檢定校準(zhǔn)資格的單位出具的檢定證書及使用中檢驗(yàn)的測試報告或校準(zhǔn)報告。

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