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特大口徑流量計(jì)一般是指口徑大于1600mm的流體流量儀表,它主要用于水庫引水、源水進(jìn)水廠、自來水出廠、污水處理和污水排放等領(lǐng)域,可作為供水結(jié)算和計(jì)量儀表。隨著城市化的發(fā)展,用水量和排放量的增加,這類僅表的需求量也不斷增加。但由于其測(cè)量通徑和流量特別大(如DN1600mm在2m/s流速時(shí)流量為14476m3/h),因此對(duì)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置、水泵的功率、標(biāo)準(zhǔn)容器都有一系列特殊要求,一般流量儀表實(shí)流檢定的靜態(tài)容積法和稱重法都不能滿足要求。研究一種新的有效而又節(jié)省能源的檢定方法已成為解決這類特大口徑流量計(jì)生產(chǎn)和發(fā)展的一個(gè)非常重要的課題。

電磁流量計(jì)精度高,一般為0.5%和0.3%;儀表測(cè)量管內(nèi)無任何障礙物和可動(dòng)部件,流體流經(jīng)儀表無壓力損失;儀表的測(cè)量范圈寬,滿度值可在0.5~15m/s內(nèi)選定,*大測(cè)量口徑可達(dá)到3000mm,所以它是可普遍應(yīng)用的理想的大管徑計(jì)量儀表。作者對(duì)此類僅表的實(shí)流檢定作了研究,本文就此介紹如下。

 

特大口徑電磁流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表法檢定方案

標(biāo)準(zhǔn)表法檢定方聚及其驗(yàn)證

為了滿足特大口徑電磁流量計(jì)的檢定要求,本方案的標(biāo)準(zhǔn)裝置采用了恒水頭式結(jié)構(gòu)。該裝置是在原有的國家水大流量計(jì)量站的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)改造而成,其原理見圖1該裝置的主要性能參數(shù)

1一溢流水塔;2一截止閥:3一標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)( E-mag dN1000);4一DNI000管路;5大管徑試驗(yàn)管路;6—被檢流量計(jì);7一DN1000管路;8一調(diào)節(jié)閾;9—蓄水池;10一泵

(1)裝置的水塔(溢流穩(wěn)壓)水頭高27.4m,容積為1000m3,能滿足特大口徑儀表的檢定要求,*大流量為16000m3/h;

(2)水池容量為2000m3

(3)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)采用DN000mm的智能型Emag電磁流量計(jì);標(biāo)準(zhǔn)管段DN1000mm的總長為49m,安裝被檢流量計(jì)的試驗(yàn)管段總長為32m,滿足電磁流量計(jì)直管段要求;

(4)裝置設(shè)計(jì)系統(tǒng)精確度為0.15%

(5)電控系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)采集、處理、檢定結(jié)果打印等通過工控機(jī)實(shí)現(xiàn);

(6)用計(jì)算機(jī)計(jì)量軟件對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表的檢定和誤差進(jìn)行修正。

由上述可知,本方案應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)是DN1000的E-mag電磁流量計(jì),而被檢的流量計(jì)則為口徑大于1600mm的特大口徑流量計(jì),即用小口徑標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)來檢定大口徑流量計(jì)。

為了證明其可行性,特對(duì)此方案作了驗(yàn)證評(píng)估。

驗(yàn)證評(píng)估的方法是將DNI00的電磁流量計(jì)作為被檢儀表,分別用DN50的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)對(duì)它作變口徑標(biāo)準(zhǔn)表法檢定,再對(duì)同一臺(tái)表用靜態(tài)容積法進(jìn)行檢定。前者的檢定結(jié)果基本誤差為±0.20%,后者的檢定結(jié)果基本誤差為±0.24%,校驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

在變口徑驗(yàn)證試驗(yàn)的同時(shí),還對(duì)同一口徑流量計(jì)作了不同檢定方法的驗(yàn)證評(píng)估,分別對(duì)DN50、DN80、DN100電磁流量計(jì)作了靜態(tài)容積法和標(biāo)準(zhǔn)表法的檢定,結(jié)果也是令人滿意的。從表1可見,相對(duì)偏差均在0.01%~0.04%范圍內(nèi),因此可以認(rèn)為用小口徑標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)對(duì)大口徑流量計(jì)作標(biāo)準(zhǔn)表法檢定是可行的,并可推廣到特大口徑流量計(jì)的檢定中去。

標(biāo)準(zhǔn)表的選擇和檢定

標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)應(yīng)該選用流量范圍寬、精確度高、可靠性好的流量計(jì),比較各種流量計(jì)后選擇了電磁流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì),其理由如下:

(1)公稱通徑范圍大,從DN15到DN3000;

(2)流體*高流速可達(dá)15m/s;

(3) SMART轉(zhuǎn)換器采用新穎的多頻勵(lì)磁方式,因此功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高,DN15DN600精度為±0.3%,DN700~DN3000精確度為0.5%,流量范圍可達(dá)1500:1;

(4)轉(zhuǎn)換器采用16位微處理器,參數(shù)設(shè)定方便、編程可靠

(5)轉(zhuǎn)換器采用表面安裝技術(shù)(SMT),具有很高的可靠性和自檢、自診斷功能;

(6)具有電流、脈沖數(shù)字通訊、HART協(xié)議等多種輸出信號(hào),可滿足各種二次儀表或數(shù)據(jù)采集設(shè)備的要求。

根據(jù)上述理由,作者選擇了E-magD1000的電磁流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì),并用靜態(tài)容積法對(duì)該儀表在不同流量下檢定了14個(gè)流量點(diǎn)。由于電磁流量計(jì)有以下特點(diǎn):在小流量時(shí)線性度稍差,基本誤差較大;在大流量時(shí)線性度較好,基本誤差較小,因此在各個(gè)檢定點(diǎn)之間不是均勻分布的。我們采用*小二乘法對(duì)14個(gè)檢定點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合,得到標(biāo)準(zhǔn)表誤差曲線經(jīng)驗(yàn)公式。數(shù)據(jù)表明,經(jīng)過擬合后的標(biāo)準(zhǔn)表誤差曲線與靜態(tài)容積法檢定的測(cè)量誤差之間的相對(duì)誤差不超過±0.0001%,可作為修正標(biāo)準(zhǔn)表測(cè)量誤差的依據(jù)。

結(jié)論

根據(jù)上述原理及系統(tǒng)設(shè)計(jì),作者用DN1000的Emag電磁流量計(jì)對(duì)DN2000電磁流量計(jì)作了校驗(yàn),表2是其中一臺(tái)的校驗(yàn)數(shù)據(jù)。從表2中可以看出,該被校流量計(jì)基本誤差為0.5%,上限流量已達(dá)到20000m3hh。在校驗(yàn)中采用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行釆樣、數(shù)據(jù)采集、曲線擬合,效果很好。