淺談電磁流量計在線(xiàn)檢定的應用
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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)程控制和計量的重要參數和生產(chǎn)指標，它直接關(guān)系到水處理的進(jìn)程與質(zhì)量。電磁流量計由于其結構簡(jiǎn)單，傳感器內沒(méi)有可動(dòng)部件，沒(méi)有節流裝置，不存在機械轉動(dòng)和磨損，不會(huì )產(chǎn)生壓力損失，并因其精度高、線(xiàn)性好、運行穩定等優(yōu)點(diǎn)，在給排水、污水處理、引水工程等項目中得到廣泛的應用，用以進(jìn)行內部計量、過(guò)程控制和對外貿易結算。電磁流量計作為一種普遍的計量器具，按照《計量法》的規定，必須在一定的周期內對該器具進(jìn)行檢定或校準。同時(shí)，使用方為保證流量計使用的可靠性，也對電磁流量計生產(chǎn)廠(chǎng)家提出了這個(gè)要求。
然而，應用于水務(wù)行業(yè)中的電磁流量計口徑較大，安裝環(huán)境差等因素導致流量計很難甚至不允許拆卸之后送到標定裝置中進(jìn)行復核。另外，由于此類(lèi)流量計的現場(chǎng)工作條件與實(shí)驗室校驗設置條件存在偏異，因此，電磁流量計，尤其是大口徑的電磁流量在使用一個(gè)階段之后，測量也許會(huì )存在一定的不確定性偏差。在線(xiàn)大口徑流量計不停水的校準和檢定問(wèn)題亟待解決。
1 電磁流量計的在線(xiàn)檢定方法
目前，普遍應用的電磁流量計在線(xiàn)檢定手段主要有標準表法和電參數法。電參數法是根據管道式電磁流量計的測量原理，對影響在線(xiàn)工作的管道式電磁流量計的相關(guān)參數進(jìn)行檢定（如勵磁線(xiàn)圈對地絕緣電阻、電極對地（接液）電阻、勵磁線(xiàn)圈電阻和流量計電纜線(xiàn)電阻），測量控制相關(guān)參數在一定允許的變化范圍內與出廠(chǎng)檢定的原始數據進(jìn)行比較溯源，使其保持在出廠(chǎng)時(shí)的標準準確度以?xún)?，以滿(mǎn)足使用要求。標準表法是以標準表為標準器具，使流體在相同時(shí)間間隔內，同時(shí)連續通過(guò)標準表和被校表，比較兩者的輸出流量值的偏差，從而確定被校流量計與標準表所示的流量值的關(guān)系。
對于以上兩種方法孰優(yōu)孰劣，不能斷然判明，但根據上海貝菲自動(dòng)化儀表有限公司應用以上兩種方法的在線(xiàn)檢定過(guò)程均能反映測量性能。
2 電參數法
眾所周知，電磁流量計是根據法拉第電磁感應定律來(lái)測量導電液體體積流量的儀表。法拉第電磁感應公式如式（1）所示：
E=K×B×V×D（1）
式中：B為流量計勵磁線(xiàn)圈感應磁場(chǎng)的強度；V為被測電液導體的流速；D為管徑；K為儀表系數。宏觀(guān)上把導電液體看成導體。
由式（1）可知管徑D與系數K都為固定參數。在一定流速下，只要保證參數B的穩定，那么感應電動(dòng)E也隨之穩定，即在進(jìn)行電參數法在線(xiàn)檢定時(shí)，若參數B保持在出廠(chǎng)校準時(shí)的允許范圍內時(shí)，就可證明該流量計目前所測流量的準確度仍與出廠(chǎng)時(shí)保持一致［3］。
影響電磁感應強度B的因素，就流量計本身而言，應檢驗勵磁線(xiàn)圈電阻（扣除溫度變化引起的差值）、勵磁線(xiàn)圈的絕緣以及勵磁電流的幅值。另外，我們需檢查電極信號電路絕緣性能是否良好，證明原本微弱的流量信號有沒(méi)有額外大的損失；測量電極的接液電阻，評估電極表面是否被過(guò)度氧化、腐蝕、結垢或損傷而影響正常測量；檢查接地電阻等情況并排除雜亂信號的干擾。同時(shí)，使用高精度的模擬信號器檢測轉換器的工作狀況。
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(chǎng)簽定供貨合同，其中大口徑表包括DN2000mm流量計3臺、DN1000mm流量計4臺。按標書(shū)要求，出廠(chǎng)數據必須確保當流速為0.3m/s時(shí)達到±0.25%示值誤差。在協(xié)助昆該自來(lái)水廠(chǎng)進(jìn)行調試，流量計正常運行投入生產(chǎn)之后，于2010年8月份，根據《管道式電磁流量計在線(xiàn)校準要求》［1］對每臺表的原始數據一一記錄，一年之后，我們再次來(lái)到現場(chǎng)進(jìn)行在線(xiàn)檢定。
2.1 電參數法的檢定過(guò)程
在檢定過(guò)程中，首先，觀(guān)察轉換器內的各項參數設置是否有被改動(dòng)過(guò)，要求轉換器的各項參數設置與電磁流量計出廠(chǎng)銘牌上的一致；然后觀(guān)察兩根電纜（勵磁電纜、信號電纜）是否有損傷，是否保持原樣?！豆艿朗诫姶帕髁坑嬙诰€(xiàn)校準要求》指出需保證被測液體電導率符合流速在0.3～10m/s的流動(dòng)狀態(tài)下，被測管道中應保持滿(mǎn)管，無(wú)氣泡聚集。
在對該自來(lái)水廠(chǎng)進(jìn)行檢定觀(guān)察時(shí)，全部的流量計都在穩定有序地運行，無(wú)數據波動(dòng)等狀況出現。因此，可以判定以上條件均符合，并在此基礎上對流量計的一系列參數作了檢測。
由于在第二次來(lái)到自來(lái)水廠(chǎng)時(shí)，該流量計處于運行狀態(tài)，因此，為不妨礙水廠(chǎng)的正常工作，我們對每個(gè)數據點(diǎn)只進(jìn)行了兩次數據測量。
2.1.1 轉換器的校準
①瞬時(shí)流量的示值誤差及重復性檢定
先關(guān)閉轉換器的供電電源，并將轉換器連接傳感器的電纜拆卸下來(lái)，使用自主開(kāi)發(fā)的模擬信號發(fā)生器（精度為±0.1%），為轉換器提供模擬信號，代替實(shí)際使用過(guò)程中電磁流量計傳感器提供的流量信號。然后通電預熱片刻之后，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每個(gè)點(diǎn)都測試3遍，對轉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，最后根據計算得到示值誤差和重復性［2－5］。
②轉換器零點(diǎn)檢查與校準
將電磁流量計模擬信號發(fā)生器的開(kāi)關(guān)撥到“0”位置，用模擬信號發(fā)生器的零位進(jìn)行調零，直到轉換器瞬時(shí)流量顯示為“0.000m3/h”。
③電磁流量計零點(diǎn)漂移的檢查
斷開(kāi)轉換器與傳感器之間勵磁線(xiàn)圈的連接電纜（貝菲產(chǎn)品的勵磁線(xiàn)圈連接電纜編號為“7、8”電纜線(xiàn)），保持信號線(xiàn)“1、2、3”的聯(lián)通，經(jīng)過(guò)十幾分鐘左右的預熱（當然，在這預熱過(guò)程中可對其他表進(jìn)行其他項目的檢查），恢復轉換器的各項參數設置，每5min記錄一次轉換器讀數情況，持續3次并記錄轉換器每次的顯示值。取絕對值最大的值與電磁流量計量程相比較，得到零點(diǎn)漂移值。
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