淺談電磁流量計(jì)在線檢定的應(yīng)用
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流量是給排水和水處理等相關(guān)行業(yè)常用的過(guò)程控制和計(jì)量的重要參數(shù)和生產(chǎn)指標(biāo)，它直接關(guān)系到水處理的進(jìn)程與質(zhì)量。電磁流量計(jì)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳感器內(nèi)沒(méi)有可動(dòng)部件，沒(méi)有節(jié)流裝置，不存在機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)和磨損，不會(huì)產(chǎn)生壓力損失，并因其精度高、線性好、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，在給排水、污水處理、引水工程等項(xiàng)目中得到廣泛的應(yīng)用，用以進(jìn)行內(nèi)部計(jì)量、過(guò)程控制和對(duì)外貿(mào)易結(jié)算。電磁流量計(jì)作為一種普遍的計(jì)量器具，按照《計(jì)量法》的規(guī)定，必須在一定的周期內(nèi)對(duì)該器具進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。同時(shí)，使用方為保證流量計(jì)使用的可靠性，也對(duì)電磁流量計(jì)生產(chǎn)廠家提出了這個(gè)要求。
然而，應(yīng)用于水務(wù)行業(yè)中的電磁流量計(jì)口徑較大，安裝環(huán)境差等因素導(dǎo)致流量計(jì)很難甚至不允許拆卸之后送到標(biāo)定裝置中進(jìn)行復(fù)核。另外，由于此類流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)工作條件與實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)設(shè)置條件存在偏異，因此，電磁流量計(jì)，尤其是大口徑的電磁流量在使用一個(gè)階段之后，測(cè)量也許會(huì)存在一定的不確定性偏差。在線大口徑流量計(jì)不停水的校準(zhǔn)和檢定問(wèn)題亟待解決。
1 電磁流量計(jì)的在線檢定方法
目前，普遍應(yīng)用的電磁流量計(jì)在線檢定手段主要有標(biāo)準(zhǔn)表法和電參數(shù)法。電參數(shù)法是根據(jù)管道式電磁流量計(jì)的測(cè)量原理，對(duì)影響在線工作的管道式電磁流量計(jì)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行檢定（如勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣電阻、電極對(duì)地（接液）電阻、勵(lì)磁線圈電阻和流量計(jì)電纜線電阻），測(cè)量控制相關(guān)參數(shù)在一定允許的變化范圍內(nèi)與出廠檢定的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較溯源，使其保持在出廠時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確度以內(nèi)，以滿足使用要求。標(biāo)準(zhǔn)表法是以標(biāo)準(zhǔn)表為標(biāo)準(zhǔn)器具，使流體在相同時(shí)間間隔內(nèi)，同時(shí)連續(xù)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表和被校表，比較兩者的輸出流量值的偏差，從而確定被校流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)表所示的流量值的關(guān)系。
對(duì)于以上兩種方法孰優(yōu)孰劣，不能斷然判明，但根據(jù)上海貝菲自動(dòng)化儀表有限公司應(yīng)用以上兩種方法的在線檢定過(guò)程均能反映測(cè)量性能。
2 電參數(shù)法
眾所周知，電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律來(lái)測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。法拉第電磁感應(yīng)公式如式（1）所示：
E=K×B×V×D（1）
式中：B為流量計(jì)勵(lì)磁線圈感應(yīng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度；V為被測(cè)電液導(dǎo)體的流速；D為管徑；K為儀表系數(shù)。宏觀上把導(dǎo)電液體看成導(dǎo)體。
由式（1）可知管徑D與系數(shù)K都為固定參數(shù)。在一定流速下，只要保證參數(shù)B的穩(wěn)定，那么感應(yīng)電動(dòng)E也隨之穩(wěn)定，即在進(jìn)行電參數(shù)法在線檢定時(shí)，若參數(shù)B保持在出廠校準(zhǔn)時(shí)的允許范圍內(nèi)時(shí)，就可證明該流量計(jì)目前所測(cè)流量的準(zhǔn)確度仍與出廠時(shí)保持一致［3］。
影響電磁感應(yīng)強(qiáng)度B的因素，就流量計(jì)本身而言，應(yīng)檢驗(yàn)勵(lì)磁線圈電阻（扣除溫度變化引起的差值）、勵(lì)磁線圈的絕緣以及勵(lì)磁電流的幅值。另外，我們需檢查電極信號(hào)電路絕緣性能是否良好，證明原本微弱的流量信號(hào)有沒(méi)有額外大的損失；測(cè)量電極的接液電阻，評(píng)估電極表面是否被過(guò)度氧化、腐蝕、結(jié)垢或損傷而影響正常測(cè)量；檢查接地電阻等情況并排除雜亂信號(hào)的干擾。同時(shí)，使用高精度的模擬信號(hào)器檢測(cè)轉(zhuǎn)換器的工作狀況。
上海貝菲自動(dòng)化儀表有限公司于2009年8月與昆山市某自來(lái)水廠簽定供貨合同，其中大口徑表包括DN2000mm流量計(jì)3臺(tái)、DN1000mm流量計(jì)4臺(tái)。按標(biāo)書要求，出廠數(shù)據(jù)必須確保當(dāng)流速為0.3m/s時(shí)達(dá)到±0.25%示值誤差。在協(xié)助昆該自來(lái)水廠進(jìn)行調(diào)試，流量計(jì)正常運(yùn)行投入生產(chǎn)之后，于2010年8月份，根據(jù)《管道式電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)要求》［1］對(duì)每臺(tái)表的原始數(shù)據(jù)一一記錄，一年之后，我們?cè)俅蝸?lái)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行在線檢定。
2.1 電參數(shù)法的檢定過(guò)程
在檢定過(guò)程中，首先，觀察轉(zhuǎn)換器內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置是否有被改動(dòng)過(guò)，要求轉(zhuǎn)換器的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置與電磁流量計(jì)出廠銘牌上的一致；然后觀察兩根電纜（勵(lì)磁電纜、信號(hào)電纜）是否有損傷，是否保持原樣?！豆艿朗诫姶帕髁坑?jì)在線校準(zhǔn)要求》指出需保證被測(cè)液體電導(dǎo)率符合流速在0.3～10m/s的流動(dòng)狀態(tài)下，被測(cè)管道中應(yīng)保持滿管，無(wú)氣泡聚集。
在對(duì)該自來(lái)水廠進(jìn)行檢定觀察時(shí)，全部的流量計(jì)都在穩(wěn)定有序地運(yùn)行，無(wú)數(shù)據(jù)波動(dòng)等狀況出現(xiàn)。因此，可以判定以上條件均符合，并在此基礎(chǔ)上對(duì)流量計(jì)的一系列參數(shù)作了檢測(cè)。
由于在第二次來(lái)到自來(lái)水廠時(shí)，該流量計(jì)處于運(yùn)行狀態(tài)，因此，為不妨礙水廠的正常工作，我們對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)只進(jìn)行了兩次數(shù)據(jù)測(cè)量。
2.1.1 轉(zhuǎn)換器的校準(zhǔn)
①瞬時(shí)流量的示值誤差及重復(fù)性檢定
先關(guān)閉轉(zhuǎn)換器的供電電源，并將轉(zhuǎn)換器連接傳感器的電纜拆卸下來(lái)，使用自主開(kāi)發(fā)的模擬信號(hào)發(fā)生器（精度為±0.1%），為轉(zhuǎn)換器提供模擬信號(hào)，代替實(shí)際使用過(guò)程中電磁流量計(jì)傳感器提供的流量信號(hào)。然后通電預(yù)熱片刻之后，分別選定高、中、低3個(gè)流速點(diǎn)，且采用上行程和下行程的方式對(duì)每個(gè)點(diǎn)都測(cè)試3遍，對(duì)轉(zhuǎn)換器的示值做出記錄，并將所記錄的值按照要求所記錄的公式進(jìn)行處理，最后根據(jù)計(jì)算得到示值誤差和重復(fù)性［2－5］。
②轉(zhuǎn)換器零點(diǎn)檢查與校準(zhǔn)
將電磁流量計(jì)模擬信號(hào)發(fā)生器的開(kāi)關(guān)撥到“0”位置，用模擬信號(hào)發(fā)生器的零位進(jìn)行調(diào)零，直到轉(zhuǎn)換器瞬時(shí)流量顯示為“0.000m3/h”。
③電磁流量計(jì)零點(diǎn)漂移的檢查
斷開(kāi)轉(zhuǎn)換器與傳感器之間勵(lì)磁線圈的連接電纜（貝菲產(chǎn)品的勵(lì)磁線圈連接電纜編號(hào)為“7、8”電纜線），保持信號(hào)線“1、2、3”的聯(lián)通，經(jīng)過(guò)十幾分鐘左右的預(yù)熱（當(dāng)然，在這預(yù)熱過(guò)程中可對(duì)其他表進(jìn)行其他項(xiàng)目的檢查），恢復(fù)轉(zhuǎn)換器的各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置，每5min記錄一次轉(zhuǎn)換器讀數(shù)情況，持續(xù)3次并記錄轉(zhuǎn)換器每次的顯示值。取絕對(duì)值最大的值與電磁流量計(jì)量程相比較，得到零點(diǎn)漂移值。
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