摘 要：為了加強(qiáng)大口徑流量計(jì)的校驗(yàn)，提高計(jì)量精度，針對標(biāo)準(zhǔn)表法對大口徑電磁流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)室與現(xiàn)場檢定進(jìn)行綜述，分析各自的檢定特點(diǎn)及選用的標(biāo)準(zhǔn)裝置，重點(diǎn)對不確定度以及現(xiàn)場檢定需注意的事項(xiàng)進(jìn)行分析。
大口徑流量計(jì)的校驗(yàn)和定期檢定，一直困擾著供水行業(yè)。目前，供水行業(yè)應(yīng)用的流量計(jì)管徑為300mm～1500mm，甚至口徑更大。由于其測量的直徑和流量大，對標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)、水泵的功率以及標(biāo)準(zhǔn)容器都有更高的要求。隨著人們對水資源認(rèn)識(shí)的提高，以及供水行業(yè)對經(jīng)濟(jì)核算的重視，使得大口徑流量計(jì)檢定問題的解決越來越突出。
在供暖系統(tǒng)中，已逐漸地采用了大口徑熱能表，但我國還沒有大口徑熱能表檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置，而且生產(chǎn)大口徑熱能表所要求的技術(shù)也越來越高。熱能表由流量傳感器、配對溫度傳感器和計(jì)算器3個(gè)部分組成，根據(jù)檢定的原理，熱能表檢定主要指對流量測量裝置即流量計(jì)的檢定[1]。此外，在大口徑熱能表檢定時(shí)需要大口徑的流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，一般使用電磁流量計(jì)，這樣可以提高熱能表的檢定準(zhǔn)確性。
大口徑電磁流量計(jì) 的檢定裝置包括流體源、穩(wěn)壓裝置、管路系統(tǒng)、計(jì)時(shí)器、標(biāo)準(zhǔn)容器以及換向器等附設(shè)備。工作原理：將被檢流量計(jì)安裝到裝置上，啟動(dòng)液體循環(huán)系統(tǒng)，使液體流經(jīng)被檢流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，同步操作被檢流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度和重復(fù)性[5-7]。
根據(jù)使用標(biāo)準(zhǔn)量具的不同，檢定方法分為容積法、質(zhì)量法和標(biāo)準(zhǔn)表法[5-7]。容積法是通過標(biāo)準(zhǔn)容器測量一段時(shí)間內(nèi)工作量器中的液體體積流出量。質(zhì)量法是通過天平稱量一段時(shí)間內(nèi)容器中的液體質(zhì)量，從而計(jì)算出流量。標(biāo)準(zhǔn)表法是以標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)為標(biāo)準(zhǔn)器具，使流體在相同時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)，比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計(jì)的計(jì)量性能[8-9]。
容積法[10-11]分為靜態(tài)容積法和變水頭法（動(dòng)態(tài)容積法）。靜態(tài)容積法將水塔和標(biāo)準(zhǔn)容器分開，壓頭恒定，靜態(tài)讀數(shù)；變水頭法將水塔和標(biāo)準(zhǔn)容器分開，壓頭一直變小，動(dòng)態(tài)讀數(shù)。容積法的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，標(biāo)準(zhǔn)容器的容積隨流量計(jì)口徑增大而增大、隨檢定時(shí)間的增長而增加。標(biāo)準(zhǔn)表法克服了以上缺點(diǎn)，在相同流量下，標(biāo)準(zhǔn)表法應(yīng)用容器的容積較容積法小，而且檢定的時(shí)間可以加長。對于分辨率不高的被檢表來說，加長檢定時(shí)間是一種有效減小檢定誤差的方法。一般的檢定裝置采用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行檢定，對于檢定要求高的儀表采用標(biāo)準(zhǔn)表法加質(zhì)量法進(jìn)行檢定，以保證測量的準(zhǔn)確性。
2 流量計(jì)檢定
電磁流量計(jì) 計(jì)量器具在安裝使用前必須進(jìn)行首次強(qiáng)制檢定，這就需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室檢定。在使用過程中還需要對其進(jìn)行后續(xù)檢定，也就是在線檢定，以保證其測量的準(zhǔn)確性[12-17]。
2.1 實(shí)驗(yàn)室檢定
實(shí)驗(yàn)室大口徑流量計(jì)檢定的標(biāo)準(zhǔn)裝置采用恒水頭式結(jié)構(gòu)，原理圖如圖1所示。
此裝置的水塔起溢流穩(wěn)壓作用，水頭高30m，容積為1000m3，符合大口徑儀表的檢定要求，最大流量為15000m3/h；水池容量為2000m3；標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)采用E-magDN1000mm的智能電磁流量計(jì)；標(biāo)準(zhǔn)直管段DN1000mm總長50m，被檢流量計(jì)的試驗(yàn)管段總長為36m，滿足電磁流量計(jì)檢定時(shí)對直管段的要求；裝置精確度為0.15%；測控系統(tǒng)采用工控機(jī)控制，用數(shù)據(jù)采集卡采集流量、壓力等測量參數(shù)，編寫軟件對被檢表進(jìn)行檢定，并對誤差進(jìn)行修正[18-19]。
根據(jù)JJG164-2000《液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程》的規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和儀器的不確定度應(yīng)優(yōu)于被檢裝置的不確定度。因此標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)應(yīng)具有較高的精確度、可靠性良好、流量范圍寬等特點(diǎn)，比較各種流量計(jì)，選擇電磁流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表。因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)公稱通徑范圍大，從DN3到DN3000；流體最高流速可達(dá)15m/s；轉(zhuǎn)換器采用功耗低、零點(diǎn)穩(wěn)定、精確度高的新穎勵(lì)磁方式，精度可達(dá)±0.3%或
±0.5%，流量范圍度可達(dá)1500∶1；轉(zhuǎn)換器可與傳感器組成一體型或分離型，采用16位微處理器，易于編程，設(shè)定參數(shù)方便，應(yīng)用可靠性強(qiáng)的表面安裝技術(shù)（SMT），可進(jìn)行自診斷；電磁流量計(jì)為雙向測量，有3個(gè)積算器，有脈沖、電流、數(shù)字通訊等多種輸出信號(hào)，滿足二次儀表測量和數(shù)據(jù)采集設(shè)備的通信[20]。
選擇智能電磁流量計(jì) 作為標(biāo)準(zhǔn)表，并用標(biāo)準(zhǔn)表法對該儀表在不同流量下測量多個(gè)流量點(diǎn)。電磁流量計(jì)隨著流量的增大線性減小，誤差減小。
2.2 現(xiàn)場檢定
流量計(jì)的現(xiàn)場工作條件與實(shí)驗(yàn)室校驗(yàn)的工作條件相差很大，流量計(jì)準(zhǔn)確度偏離無法確定[21]。
現(xiàn)場檢定同樣也應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行檢定，選擇便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，便攜式超聲波流量計(jì)是一種外夾便攜式的流量計(jì)量儀表，具有精度高、重復(fù)性好、靈敏度高、安裝使用方便、能在露天惡劣環(huán)境下工作等特點(diǎn)，比較適用于大口徑流量計(jì)的現(xiàn)場檢測和校準(zhǔn)。經(jīng)比較，選用美國寶麗森DCT-7088電磁流量計(jì)，它基本滿足上述要求，此流量計(jì)采用了先進(jìn)的數(shù)字處理技術(shù)和聲波時(shí)差探測法，可以降低測量介質(zhì)中固體或氣泡對測量精度的影響。配有“TimeGATE”信號(hào)分析軟件，可利用微軟Win2dows風(fēng)格圖形界面形式來設(shè)置流量計(jì)并進(jìn)行全面的波形分析，來取代對流量計(jì)的直接設(shè)置和操作[22]。
其原理是：在現(xiàn)場大口徑電磁流量計(jì) 所在管道上安裝一個(gè)準(zhǔn)確度較高的便攜式超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，同時(shí)記錄被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表的流量，以標(biāo)準(zhǔn)表作為標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)算被檢流量計(jì)的誤差，進(jìn)而調(diào)整被檢流量計(jì)系數(shù)，使被檢電磁流量計(jì)與便攜式超聲波流量計(jì)示數(shù)相一致，以達(dá)到檢測、校準(zhǔn)現(xiàn)場流量計(jì)的目的。
