現場校準電磁流(liú)量計測量汙(wū)水的結果(guǒ)準確率(shuài)分(fēn)析

1 電(diàn)磁流(liú)量計(jì)現場校(xiào)準(zhǔn)符合(hé)性(xìng)研究的必(bì)要性根(gēn)據(jù)《JJF 1094—2002 測量(liáng)儀(yí)器特性評定》要求，對(duì)測量儀器特(tè)性進行(háng)符合性(xìng)評定(dìng)時，若(ruò)評定(dìng)示值誤(wù)差(chà)的不確定(dìng)度 U95與被校(xiào)測(cè)量儀(yí)器(qì)最大允(yǔn)許誤差的值 MPEV 滿(mǎn)足關係 U95≤1/(根號3) MPEV 時(shí)，可不考(kǎo)慮(lǜ)示值(zhí)誤(wù)差評(píng)定(dìng)的測量不確定(dìng)度的影(yǐng)響，是否合格的判定
。

對現場檢測結果如何進行(háng)評估(gū)? 是一直困(kùn)擾著檢測技(jì)術(shù)人(rén)員(yuán)的難(nán)題
。這(zhè)裏提出(chū)研(yán)究其符(fú)合(hé)性，可以(yǐ)判斷測量(liáng)結(jié)果(guǒ)是(shì)否在(zài)可控範圍(wéi)內，校準是(shì)否有效(xiào)
。進(jìn)行符(fú)合性評定的(dí)同時，能幫(bāng)助用(yòng)戶理(lǐ)解校(xiào)準結(jié)果(guǒ)，消除疑慮，亦可(kě)有(yǒu)效分(fēn)析出問題(tí)所在，使(shǐ)得(dé)使用方(fāng)更容(róng)易對症下藥(yào)進行整(zhěng)改(gǎi)
。

2 流量計(jì)原理(lǐ)

2. 1 電(diàn)磁流量計(jì)

電磁(cí)流(liú)量計是應用(yòng)法拉第(dì)電磁感應原理，根(gēn)據導電流(liú)體通過外(wài)加(jiā)磁場(cháng)時感生的電動勢(shì)來測量(liáng)導(dǎo)電流體(tǐ)流量的一(yī)種(zhǒng)儀器(qì)
。體積(jī)流(liú)量(liáng) qv 與(yǔ)產生的電動(dòng)勢成正(zhèng)比(bǐ)，檢(jiǎn)測(cè)電(diàn)動勢(shì)信號(hào)即可求出對(duì)應流量(liáng)值
。

2. 2 超(chāo)聲(shēng)波流量計(jì)

超聲波流量計(jì)現場(cháng)校準(zhǔn)一般使用外夾(jiā)式時差法(fǎ)超聲波流(liú)量計(jì)
。在規定(dìng)位(wèi)置安裝兩(liǎng)個(gè)超(chāo)聲(shēng)波換(huàn)能器相(xiāng)互(hù)發射超聲(shēng)波(bō)信號，使(shǐ)聲(shēng)波在流體(tǐ)中傳(chuán)播，順流(liú)方向(xiàng)聲(shēng)波傳(chuán)播速度(dù)會(huì)增大(dà)，逆流方向(xiàng)則減小
。同(tóng)一(yī)傳(chuán)播距(jù)離就有不同的(dí)傳(chuán)播時(shí)間，利用(yòng)傳(chuán)播速(sù)度之(zhī)差與(yǔ)被測(cè)流(liú)體流速之關(guān)係求(qiú)取(qǔ)流(liú)速，再(zài)根(gēn)據(jù)流(liú)體(tǐ)截(jié)麵積(jī)計算出體積流(liú)量
。

3 符合(hé)性(xìng)評定(dìng)來(lái)源和影響因素

雖然標(biāo)準器與被檢儀表在同一(yī)個管(guǎn)道中(zhōng)，介質的物理性(xìng)質，環境(jìng)條件(jiàn)和安(ān)裝(zhuāng)位置基(jī)本相(xiāng)同，但同(tóng)樣的因素(sù)對不同種類(lèi)的流量計(jì)影響卻不一樣(yàng)
。這(zhè)就(jiù)決定(dìng)了兩個(gè)準確度(dù)相(xiāng)近的流(liú)量計(jì)在(zài)相同(tóng)條(tiáo)件(jiàn)下測(cè)量(liáng)結(jié)果可能(néng)相差(chà)很大，這些會(huì)導致(zhì)校準結果偏移的因(yīn)素就(jiù)是(shì)符(fú)合性(xìng)評定的來源
。

3. 1 必須符合(hé)的(dí)因(yīn)素

3. 1. 1 是否滿管的(dí)影響

電(diàn)磁流(liú)量計(jì)和超(chāo)聲(shēng)波(bō)流(liú)量(liáng)計都(dū)屬於速度(dù)式流(liú)量計，測量得(dé)到(dào)的是管道內的平(píng)均流速(sù)，再根據(jù)管(guǎn)道(dào)截(jié)麵積計算(suàn)出流(liú)量值
。然而當管(guǎn)道(dào)內流(liú)體不是滿(mǎn)管狀(zhuàng)態時(shí)，實(shí)際流(liú)體截麵積小於滿管(guǎn)時(shí)的(dí)流體截(jié)麵積(jī)，測量的結果就(jiù)會偏離很大
。所以測(cè)量前一(yī)定要(yào)確(què)認流體是(shì)否處於(yú)滿(mǎn)管流動狀態，對(duì)於(yú)非滿(mǎn)管(guǎn)的(dí)管道(dào)，無法(fǎ)進行(háng)有(yǒu)效的(dí)校(xiào)準(zhǔn)測量(liáng)
。

3. 1. 2 安裝位(wèi)置的(dí)影(yǐng)響

在流量計安裝(zhuāng)位置的下遊應(yīng)有一(yī)定的背(bèi)壓(yā)，才能確保(bǎo)流體(tǐ)充滿(mǎn)管道
。一般的(dí)安裝位(wèi)置(zhì)有(yǒu)四種(zhǒng): 高位水平(píng)安裝，低位水平安裝，垂直向下(xià)安裝(zhuāng)和(hé)垂(chuí)直向上(shàng)安裝(zhuāng)
。如圖 1 所示，其(qí)中高位(wèi)水平安(ān)裝和垂(chuí)直向(xiàng)下安(ān)裝極(jí)容易導(dǎo)致(zhì)流體非(fēi)滿(mǎn)管的(dí)情況，隻(zhī)允許垂(chuí)直向上(shàng)安裝和(hé)低位水平安裝
。

3. 2 需要附加(jiā)進(jìn)行評定(dìng)的因(yīn)素(sù)

3. 2. 1 前後直(zhí)管段(duàn)的(dí)影(yǐng)響

流(liú)量計(jì)保(bǎo)證(zhèng)儀表安(ān)裝前後有(yǒu)一定長(cháng)度(dù)的直(zhí)管段(duàn)，以(yǐ)確(què)保(bǎo)流(liú)體到(dào)達(dá)被(bèi)檢(jiǎn)儀(yí)表(biǎo)時(shí)管道(dào)截麵(miàn)流(liú)速軸對稱(chēng)分(fēn)布(bù)
。對於(yú)電(diàn)磁流量(liáng)計，當(dāng)流體(tǐ)流(liú)速(sù)分布不(bù)均(jūn)匀(yún)時，每(měi)個流(liú)動(dòng)質點相對(duì)於電(diàn)極(jí)幾何位(wèi)置(zhì)的(dí)不同(tóng)，對電(diàn)極(jí)所(suǒ)產生的(dí)感(gǎn)應電(diàn)動勢的大(dà)小(xiǎo)也(yě)不(bù)同(tóng)，測量結(jié)果(guǒ)就會有偏差
。

超聲波流(liú)量(liáng)計對(duì)直管(guǎn)段要求相(xiāng)比(bǐ)於電(diàn)磁流(liú)量計(jì)更(gēng)加苛刻，當(dāng)流(liú)體不穩定時，對聲(shēng)波(bō)傳(chuán)播(bō)速(sù)度(dù)和(hé)方向影響很(hěn)大(dà)
。在(zài)前後(hòu)直管段相(xiāng)同的(dí)情況下，兩種(zhǒng)流(liú)量(liáng)計的測量(liáng)誤差(chà)也不(bù)一樣
。

3. 2. 2 介質的影響

當介質為(wéi)含有雜(zá)質的汙水時，會有化(huà)學，生物，物(wù)理(lǐ)汙(wū)染(rǎn)物的影響
。對(duì)於電磁流量計(jì)，一些(xiē)沉(chén)澱物會附著(zhuó)在電磁(cí)流(liú)量計電(diàn)極(jí)表(biǎo)麵(miàn)，常常引起(qǐ)零(líng)點變動，故必須確認(rèn)是(shì)否周(zhōu)期性清理，未定期清理(lǐ)的(dí)電(diàn)磁(cí)流(liú)量計會帶(dài)有附(fù)加誤(wù)差
。

汙水流(liú)動過程中比(bǐ)淨水更容易產(chǎn)生(shēng)氣泡，汙水(shuǐ)中(zhōng)的固(gù)體顆(kē)粒，生(shēng)物(wù)因子(zǐ)，氣(qì)泡會(huì)嚴重阻(zǔ)礙超(chāo)聲波的傳(chuán)播(bō)和(hé)信號(hào)接收(shōu)，對超(chāo)聲波(bō)流量計(jì)的測量(liáng)準(zhǔn)確度(dù)影(yǐng)響是非(fēi)常(cháng)嚴(yán)重的
。

3. 2. 3 漸擴(kuò)管和(hé)漸縮管的影響

當管道設(shè)計與電磁(cí)流量計口徑(jìng)選型不符時，常(cháng)常使(shǐ)用(yòng)漸(jiàn)變管進行(háng)變徑(jìng)
。根據試驗(yàn)研(yán)究，角度小(xiǎo)於(yú)15°，直(zhí)管段(duàn)距(jù)離(lí)大於 5D( D 為(wéi)管道直(zhí)徑) 的漸擴管和漸縮管對流體(tǐ)狀態幾(jī)乎沒(méi)有影響; 而(ér)角度大於(yú)15°或(huò)直(zhí)管(guǎn)段距(jù)離小於 5D 時，應(yīng)當(dāng)考(kǎo)慮漸擴管和(hé)漸縮管(guǎn)對測量結果(guǒ)的(dí)影響
。

3. 2. 4 管道狀(zhuàng)態(tài)的影響

管道的(dí)缺(quē)陷(xiàn)一(yī)般(bān)包括(kuò): 管(guǎn)道外(wài)部起鏽或附(fù)著(zhuó)汙(wū)泥(ní)，導致(zhì)外(wài)徑測量偏大; 管道類(lèi)型為(wéi)卷(juàn)鋼，有焊接痕(hén)跡(jì)突起，導致外徑(jìng)測(cè)量偏(piān)大; 管(guǎn)道老化(huà)內部(bù)有鏽(xiù)層(céng)，導(dǎo)致內(nèi)徑實際(jì)值偏(piān)小(xiǎo)，流(liú)量隨之(zhī)偏小
。電(diàn)磁(cí)流量(liáng)計(jì)與超聲(shēng)波(bō)流(liú)量(liáng)計流(liú)量計(jì)算(suàn)原理同(tóng)為(wéi)流體(tǐ)平均流(liú)速乘以流體截麵(miàn)積(jī)，因此(cǐ)內徑偏差導(dǎo)致(zhì)的(dí)流體截麵積誤(wù)差(chà)會對(duì)兩種(zhǒng)流量(liáng)計造(zào)成影(yǐng)響
。

超聲波流量計安裝(zhuāng)時需(xū)要(yào)測量管道外(wài)徑，壁厚的測量隻在(zài)打磨處(chǔ)進(jìn)行，因為(wéi)內徑(jìng) = 外(wài)徑(jìng) － 壁(bì)厚(hòu)，此(cǐ)時要考慮(lǜ)外徑測量(liáng)偏大的影響
。

3. 2. 5 超(chāo)聲(shēng)波流量(liáng)計(jì)換能器安裝距(jù)離的影響

參(cān)考文(wén)獻中(zhōng)的試(shì)驗結果(guǒ)，超聲(shēng)波流量(liáng)計換能器安裝(zhuāng)距(jù)離(lí)的(dí)偏(piān)差也(yě)會(huì)導(dǎo)致(zhì)測量(liáng)結(jié)果(guǒ)有誤(wù)差
。當傳(chuán)感器之(zhī)間(jiān)的(dí)安(ān)裝(zhuāng)距(jù)離(lí)的相對(duì)誤差為 4. 7% 時，流量(liáng)相(xiāng)對誤(wù)差(chà)為 10. 7% ; 管道(dào)內徑相對(duì)誤(wù)差為 － 3. 3%時(shí)，流(liú)量相(xiāng)對誤(wù)差為 － 5. 5%
。因此安(ān)裝距離對(duì)於超聲(shēng)波流(liú)量計(jì)的(dí)影響是(shì)非(fēi)常大(dà)的
。須根據(jù)有無換(huàn)能(néng)器(qì)安(ān)裝(zhuāng)標(biāo)尺，現(xiàn)場(cháng)操作(zuò)等(děng)因素(sù)評(píng)估誤差(chà)
。

3. 2. 6 其它因素影響

測(cè)量過程中還(huán)有(yǒu)其(qí)它(tā)因素會導致測(cè)量結(jié)果(guǒ)的失準，如: 電(diàn)磁(cí)流量(liáng)計周(zhōu)圍磁(cí)場影(yǐng)響，電磁流量(liáng)計(jì)遠傳(chuán)綫路過長對信號影響，噪音對超(chāo)聲波(bō)流量(liáng)計(jì)的(dí)聲(shēng)波影(yǐng)響(xiǎng)，流量(liáng)計離泵過近(jìn)( 小(xiǎo)於 30D 距離) 帶來(lái)的流場不(bù)均匀的影(yǐng)響等
。這些都是(shì)無(wú)法現(xiàn)場量化(huà)的(dí)誤差來源，應(yīng)盡量(liáng)避(bì)免(miǎn)，消(xiāo)除產生誤差(chà)的(dí)可能性(xìng)
。

4 評(píng)估與(yǔ)計(jì)算

用(yòng)戶(hù)關心的是現場(cháng)環境(jìng)下(xià)流量的(dí)測量是否(fǒu)準確
。由於缺(quē)乏(fá)專業性，用戶會認為校準結果(guǒ)中(zhōng)的(dí)示(shì)值誤差(chà)就應(yīng)該(gāi)代(dài)表流(liú)量(liáng)測(cè)量(liáng)時流(liú)量計的(dí)準(zhǔn)確(què)性，經常(cháng)對(duì)證書(shū)給(gěi)出(chū)的不確(què)定度(dù)置之不理(lǐ)
。除了(liǎo)前(qián)文提到(dào)的(dí)測(cè)量結果的重(zhòng)復(fù)性(xìng)，標準(zhǔn)器示(shì)值(zhí)誤(wù)差引起的(dí)不(bù)確定度 u1，u2，引(yǐn)入(rù)各種幹擾因子的不(bù)確(què)定度分量(liáng)應附(fù)加到校(xiào)準結果(guǒ)中，根據(jù)需要附加進(jìn)行評定(dìng)的因素(sù)，有(yǒu) u3，u4，u5，u6 等
。得(dé)到:

5 結論

最(zuì)後(hòu)評估(gū)的 U95根據現場(cháng)環境(jìng)與(yǔ)測(cè)量(liáng)過程(chéng)一(yī)般在 1. 0% ～ 4. 0% 之(zhī)間
。當 Δ ≤MPEV + U95 時，校準符合性判斷不合(hé)格(gé); 當 MPEV － U95≤ Δ ≤MPEV+ U95時，根據《JJF 1094—2002 測量儀(yí)器(qì)特性(xìng)評定(dìng)》定(dìng)義，校準符(fú)合(hé)性結果屬於(yú)待定
。即(jí)可以(yǐ)通(tōng)過采(cǎi)用準(zhǔn)確(què)度(dù)更高的測量標(biāo)準(zhǔn)，改善環(huán)境(jìng)條件(jiàn)，增(zēng)加(jiā)測(cè)量(liáng)次數和改(gǎi)變測量(liáng)方法等措施，以(yǐ)降(jiàng)低(dī)測量(liáng)不(bù)確(què)定度評定(dìng)
。然(rán)而限製(zhì)於校準(zhǔn)方(fāng)法的(dí)困乏(fá)，標(biāo)準器(qì)精度的局限，現場(cháng)環境的客(kè)觀存(cún)在，不確定(dìng)度的(dí)評定(dìng)始(shǐ)終

無(wú)法達到(dào) U95≤1/3 MPEV 的(dí)程度(dù)，測(cè)量誤(wù)差也(yě)基本不可能滿足 Δ ≤MPEV － U95，那麼(mó)對電磁流量計的校(xiào)準符(fú)合(hé)性研究(jiū)結果隻(zhī)能停留在待定與不合格(gé)之間
。介(jiè)於(yú)汙(wū)水(shuǐ)用大口徑(jìng)電磁(cí)流量(liáng)計(jì)的(dí)校(xiào)準現狀，我們(mén)認(rèn)為符合(hé)性(xìng)處於(yú)待定區(qū)間的(dí)校(xiào)準過程是有(yǒu)意義的，使用(yòng)方可以依(yī)照(zhào)校準證書進行(háng)參考(kǎo)