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渦輪流量計(jì)計(jì)量核查的方法有哪些？

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渦輪流量計(jì)大家一定不陌生了，但是它的核查方法及標(biāo)準(zhǔn)選擇很多人是不知道的，那么你就一定要認(rèn)真讀悅下面這篇文章。

被核查標(biāo)準(zhǔn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備經(jīng)高等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定/校準(zhǔn)后，立即用該標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量核查標(biāo)準(zhǔn)得到參考值 x0，經(jīng)過(guò)一個(gè)核查周期后，用同樣的方法測(cè)得核查結(jié)果平均值 x1，按式 ( 1) 計(jì)算:
實(shí)驗(yàn)室通常使用核查標(biāo)準(zhǔn)來(lái)核查標(biāo)準(zhǔn)裝置關(guān)鍵的量值，并將核查結(jié)果與非常近一次的檢定/校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行比較，以此來(lái)判斷標(biāo)準(zhǔn)裝置是否保持檢定/校準(zhǔn)時(shí)的狀態(tài)，即通過(guò)該核查來(lái)判別在檢定/校準(zhǔn)周期內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量值的變化是否超出其允許誤差或擴(kuò)展不確定度，如圖 1 所示。
圖1

式中: U 為被核查標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度。
1. 1. 2 傳遞比較法
當(dāng)實(shí)驗(yàn)室有兩套不同等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)裝置時(shí)，可采用傳遞比較法，核查兩套計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)之間的一致性。高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置和工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置選擇重疊的相似流量點(diǎn)分別進(jìn)行核查測(cè)量，按式 ( 2) 計(jì)算:
圖3

式中: a1 為高一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量結(jié)果; b1 為工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量結(jié)果; U1、U2 分別為 a1、b1 的擴(kuò)展不確定度。
1. 1. 3 設(shè)備比對(duì)法
為了核查不同標(biāo)準(zhǔn)回路或不同標(biāo)準(zhǔn)表組合的一致性，可以采用設(shè)備比對(duì)法。在核查流量點(diǎn)、核查壓力基本一致的條件下，將不同標(biāo)準(zhǔn)回路或不同標(biāo)準(zhǔn)表組合的相似流量點(diǎn)的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，按式 ( 3) 計(jì)算:
圖4

式中: yi 為第 i 組測(cè)量結(jié)果; y 為 n 組測(cè)試結(jié)果的平均值; n 為相似流量點(diǎn)不同標(biāo)準(zhǔn)表組合的數(shù)量， n≥3; U 為被核查標(biāo)準(zhǔn)裝置擴(kuò)展不確定度。
1. 1. 4 各種期間核查方法的比較
某實(shí)驗(yàn)室以設(shè)備比對(duì)法為主開(kāi)展期間核查，在 1 600、2 500 m3 /h 流量點(diǎn)，選 4 臺(tái)不同標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計(jì)各核查一次，部分實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表 1。從表中可看出，采用設(shè)備比對(duì)法計(jì)算的 En 值符合要求，但是發(fā)現(xiàn)核查結(jié)果與參考值有較大偏差，且偏差方向一致，懷疑存在系統(tǒng)偏差，采用核查標(biāo)準(zhǔn)法計(jì)算，出現(xiàn) 78% 的 En 值不符合要求。經(jīng)過(guò)深入分析，發(fā)現(xiàn)核查時(shí)核查標(biāo)準(zhǔn)是 DN300 超聲流量計(jì)，兩次測(cè)量過(guò)程的安裝條件不同，即整流器類型和直管段長(zhǎng)度不同，使得通過(guò)超聲流量計(jì)的流態(tài)不同，導(dǎo)致同一流量下超聲流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果不同，引起了核查結(jié)果的偏差。實(shí)驗(yàn)室按照參考值測(cè)量時(shí)的安裝條件進(jìn)行了一次補(bǔ)充核查，補(bǔ)充核查結(jié)果見(jiàn)表 1 中后二列，可以看出 En 值符合要求。
圖5

由此可以看出，當(dāng)存在系統(tǒng)偏差時(shí)，使用設(shè)備比對(duì)法不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)被核查對(duì)象的校準(zhǔn)狀態(tài)是否發(fā)生偏離，傳遞比較法也存在此類問(wèn)題，各種期間核查方法的比較見(jiàn)表 2。圖6

綜上，建議實(shí)驗(yàn)室策劃期間核查時(shí)，采用核查標(biāo)準(zhǔn)法來(lái)確認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)裝置的校準(zhǔn)狀態(tài)是否得到保持，同時(shí)結(jié)合傳遞標(biāo)準(zhǔn)法和設(shè)備比較法來(lái)核查不同等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置或不同標(biāo)準(zhǔn)回路的測(cè)量結(jié)果一致性。 1. 1. 5 核查結(jié)果的評(píng)價(jià)按照式 ( 1) ～ ( 3) 計(jì)算的核查結(jié)果評(píng)價(jià)原則為: En≤1，則核查通過(guò); En ＞ 1，則核查不通過(guò)。實(shí)驗(yàn)室可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定警戒值 ( 如 En ＞ 0. 7) ，當(dāng) En 達(dá)到警戒值時(shí)，說(shuō)明被核查流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的性能已接近臨界狀態(tài)，應(yīng)查找原因，并采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施，包括加大核查頻次等，必要時(shí)進(jìn)行主標(biāo)準(zhǔn)器檢定/校準(zhǔn)。
1. 2 核查標(biāo)準(zhǔn)的選擇
核查標(biāo)準(zhǔn)主要是用于核查標(biāo)準(zhǔn)裝置是否保持上一次檢定/校準(zhǔn)狀態(tài)的可信度，對(duì)核查標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)確度要求不高，但要求具有良好的穩(wěn)定性和重復(fù)性，穩(wěn)定性建議優(yōu)于被核查對(duì)象的不確定度，重復(fù)性優(yōu)于被核查對(duì)象測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定中使用的重復(fù)性。目前符合這些條件較理想的核查流量計(jì)有渦輪流量計(jì)和差壓式流量計(jì)，但差壓式流量計(jì)的工況體積流量與氣質(zhì)組分有關(guān)，選用差壓式流量計(jì)做核查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，氣體組分測(cè)量的引起的不確定度應(yīng)考慮。超聲流量計(jì)可以作為核查標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)選擇，尤其是在大流量核查方面，但超聲流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果與流態(tài)有很大關(guān)系，當(dāng)選擇超聲流量計(jì)做核查標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，一定要保持其配套的整流器和直管段固定，且需要考慮直管段內(nèi)壁粗糙度對(duì)超聲流量計(jì)測(cè)量性能的影響。
1. 3 核查的參數(shù)與核查點(diǎn)的選擇
大多數(shù)工作級(jí)天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置選用渦輪流量計(jì)作為主標(biāo)準(zhǔn)器，一般由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)回路并聯(lián)組成，不同標(biāo)準(zhǔn)回路的測(cè)量范圍不同，整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)裝置的測(cè)量范圍很廣，天然氣流量標(biāo)準(zhǔn)裝置主要是對(duì)其流量準(zhǔn)確性進(jìn)行核查。渦輪流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，由于其測(cè)量準(zhǔn)確度高、重復(fù)性和穩(wěn)定性好、量程范圍寬、耐高壓、壓力損失小、對(duì)流量變化反應(yīng)迅速等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于氣體流量領(lǐng)域［10］。渦輪流量計(jì)的性能見(jiàn)圖 2。
圖7

從圖 2 可以看出，液體渦輪流量計(jì)在線性區(qū)有良好的測(cè)量特性，非線性區(qū)的計(jì)量性能較差。李春輝提出可以用雷諾數(shù)曲線擬合方法，將渦輪流量計(jì)的測(cè)量特性與雷諾數(shù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。張翰發(fā)現(xiàn)渦輪流量計(jì)存在臨界雷諾數(shù)，臨界雷諾數(shù)在 105 左右，工作雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時(shí)，軸承摩擦阻力矩將影響渦輪流量計(jì)的測(cè)量性能，且影響程度隨著雷諾數(shù)的增加而減弱。中高壓天然氣實(shí)流標(biāo)準(zhǔn)裝置中的渦輪流量計(jì)工作時(shí)的雷諾數(shù)一般都大于 106，遠(yuǎn)大于臨界雷諾數(shù)，所以，中高壓天然氣實(shí)流標(biāo)準(zhǔn)裝置中的渦輪流量計(jì)線性區(qū)的中大流量只要測(cè)量 1 個(gè)點(diǎn)，基本就可以確定這臺(tái)渦輪流量計(jì)中大流量的計(jì)量性能，小流量需要重點(diǎn)測(cè)量，故工作級(jí)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的核查流量點(diǎn)需要選擇 qt 以下1 個(gè)流量點(diǎn)，以及 qt 以上至少 1 個(gè)中大流量點(diǎn)。 1. 4 期間核查頻次的確定
期間核查可以減小實(shí)驗(yàn)室的追溯成本，降低實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)險(xiǎn)，但也要綜合考慮運(yùn)行成本，一般情況下，期間核查在一個(gè)檢定/校準(zhǔn)周期內(nèi)安排2 ～ 3 次是適宜的，檢定/校準(zhǔn)周期較長(zhǎng)的可適當(dāng)加密。標(biāo)準(zhǔn)渦輪流量計(jì)的檢定/校準(zhǔn)周期是 1 年，工作級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查周期為 3 ～ 4 個(gè)月較適宜;臨界流文丘里噴嘴的檢定/校準(zhǔn)周期是 5 年，此類型標(biāo)準(zhǔn)裝置期間核查周期建議為 12 個(gè)月。

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