摘　要(yào):采用 便攜式超聲波流量(liàng)計 可以(yǐ)實現在(zài)線(xiàn)大口徑流量(liàng)計 的檢測及校(xiào)準,并介紹(shào)了檢測步(bù)驟和檢測(cè)時需要滿(mǎn)足的條件(jiàn)。
1　在線(xiàn)檢測(cè)、校準大口徑流(liú)量計的重要意(yì)義
　　目前,供水行業在(zài)計量原水、出廠水、外(wài)購水(shuǐ)、售出(chū)水量(liàng)時一(yī)般都(dōu)要用(yòng)到大(dà)口徑(jìng)流(liú)量(liàng)計,大口徑(jìng)流量計的在線檢測是供(gòng)水行(háng)業亟(jí)待解決的(de)一個技術(shù)問題。供水行業常采用的(de)在線流(liú)量計有(yǒu) 電磁流量計 、 超聲(shēng)波流量計 、 插(chā)入式渦輪(lún)流量計 、 渦(wō)街流量計(jì) 、 孔闆流量(liàng)計 等。這些(xiē)流量計有的體(tǐ)積較大(dà),有的安(ān)裝在(zài)管道(dào)内部,如果(guǒ)要進行檢(jiǎn)定,需要拆卸下來送(sòng)到國家大(dà)流量檢定(dìng)站,不(bú)僅費時費(fèi)力,而(ér)且,大口徑流量計(jì)所(suǒ)計(jì)量管道(dào)很多都(dōu)24h輸水,不能頻繁或長時(shí)間停水(shuǐ)。如(rú)要送檢,需(xū)要有足夠(gòu)的(de)備用流量計以替代(dài)被檢流(liú)量計,這又需要(yào)每個(gè)供水(shuǐ)企業拿出(chū)大量的資(zī)金來(lái)購買備用(yòng)流量(liàng)計。這就導緻供水企業難(nán)以做到按(àn)期進行周期檢定。而(ér)大口(kǒu)徑流(liú)量計(jì)又往(wǎng)往是供水(shuǐ)行業(yè)用于貿易(yì)結算的(de)計量器(qì)具,其準(zhǔn)确(què)性直接關系到(dào)供求(qiú)雙方的經(jīng)濟利益,因(yīn)此大(dà)口徑(jìng)流量(liàng)計的(de)在線檢測及(jí)校準對(duì)于供水行業有(yǒu)着極其重要的(de)意義。
2　檢測(cè)、校準(zhǔn)在線大口徑流(liú)量計(jì)的方法及(jí)原理(lǐ)
2.1　清水池容(róng)積法(fǎ)
　　該方法(fǎ)是(shì)以清水池作爲(wèi)一個标準容器(qì),在一(yī)定的時間(jiān)内(nèi)記(jì)錄通過在線流量計(jì)的流(liú)量,同(tóng)步記(jì)錄清(qīng)水池水(shuǐ)位的變化情況(kuàng),并計算(suàn)清水池水量的(de)增加(jiā)量(或(huò)減少(shǎo)量),比(bǐ)較通(tōng)過在(zài)線流量計(jì)的流量和(hé)清水池水(shuǐ)量的變化(huà)量,以(yǐ)後者(zhě)作爲标準(zhǔn)值,計算在(zài)線流(liú)量計(jì)的誤差,進(jìn)而調整在(zài)線流(liú)量計系(xì)數(shù),以達(dá)到檢測、校準在線流(liú)量計的目(mù)的。
2.2　标準表(biǎo)比對(duì)法
　　該方法(fǎ)是在(zài)在線大(dà)口(kǒu)徑流量計所在管(guǎn)道(dào)上安裝一個标準表,同步記錄(lù)通過在線(xiàn)大口徑流量計(jì)和标(biāo)準表的流(liú)量,以(yǐ)後者作爲(wèi)标準值,計(jì)算在(zài)線流量計的誤(wù)差,進(jìn)而(ér)調整在線流(liú)量計系數,以達(dá)到檢(jiǎn)測、校(xiào)準在線流量計的目(mù)的。
　　清水池(chí)容積(jī)法(fǎ)準确可靠,但(dàn)檢測效率低(dī);相(xiàng)比之下,标準表(biǎo)比對法便于實現自動化,從而提高(gāo)檢測效率(lǜ)。目前,除個别企(qǐ)業采用清水池容積法外,大部(bù)分企(qǐ)業(yè)是采用标準表比對法(fǎ)來實現在線大口徑流量計的(de)檢測和(hé)校(xiào)準的(de)。而在标準表比(bǐ)對法中,供(gòng)水企(qǐ)業普(pǔ)遍(biàn)将便攜(xié)式超聲波(bō)流量(liàng)計作爲标準表(biǎo),因爲(wèi)便攜式超(chāo)聲波(bō)流(liú)量計既(jì)是一種外(wài)夾式、又是一種便攜(xié)式的流量計量器具(jù),比較(jiào)适用(yòng)于大(dà)口(kǒu)徑(jìng)流量計的在線(xiàn)檢測(cè)和校準。其(qí)原理(lǐ)是:将(jiāng)精(jīng)度較高的便(biàn)攜(xié)式超聲波流(liú)量計作爲(wèi)标準器具,安裝(zhuāng)在被(bèi)測管(guǎn)道上(shàng)進行檢(jiǎn)測,然後(hòu)将便攜式超聲(shēng)波流量(liàng)計和被(bèi)檢流量計的采(cǎi)集數(shù)據進(jìn)行同步比對,根據比(bǐ)對結果可計算被檢流量計的(de)誤差,然後(hòu)調整被檢流量(liàng)計的(de)系數,使被檢流量計(jì)與(yǔ)便攜式(shì)超聲波流量計(jì)顯示流量(liàng)數據(jù)一緻(zhì),以達到校(xiào)準被檢(jiǎn)流量計(jì)的效果,公(gōng)式如(rú)下:
|2=n标/v被(bèi)×|1
式中:|1———被(bèi)檢流量計原來(lái)的系(xì)數;
v被———被檢(jiǎn)流量計(jì)的(de)平均(jun1)流速(sù),單(dān)位(wèi):m3h;
n标———标(biāo)準流量計的平(píng)均流速,單位:m3h;
|2———被檢流(liú)量(liàng)計(jì)比對(duì)後的調(diào)整系數(shù)。
3　運用便(biàn)攜式超聲波流量計實(shí)現在(zài)線大(dà)口(kǒu)徑(jìng)流量計檢測
3.1　檢(jiǎn)測的優點(diǎn)
1)可實現不(bú)斷流測量,設備便于(yú)攜帶(dài),安裝(zhuāng)方(fāng)便;
2)不幹(gàn)擾流場,無(wú)壓力損失(shī),儀(yí)表(biǎo)無可(kě)動、易(yì)損部件,穩定性好;
3)外夾式(shì)探頭,可以根據管道現場情況(kuàng)移動(dòng)安裝(zhuāng)測量(liàng);
4)适用(yòng)範圍廣,可(kě)用(yòng)于各(gè)種類型(xíng)流量計的在線(xiàn)檢測(cè);
5)适(shì)應性強,可用于不同管(guǎn)徑、不(bú)同介質(高(gāo)溫(wēn)、高(gāo)壓、易爆、高(gāo)黏度、強腐(fǔ)蝕、放射性高)的檢測;
6)标準表價(jià)格基本與(yǔ)所測管徑(jìng)無關,性價比高(gāo)。
3.2　檢測的缺點
1)要求準(zhǔn)确知道管(guǎn)道參(cān)數,而(ér)現場實際情(qíng)況(kuàng)又難(nán)以确定;
2)作爲标(biāo)準表要(yào)求有(yǒu)較(jiào)理想(xiǎng)的(de)管道安(ān)裝條件;
3)人(rén)爲因(yīn)素對(duì)測量的影(yǐng)響較大(dà),對操作(zuò)人員(yuán)要求很高(gāo);
4)現場流量(liàng)不易調控,很難實現(xiàn)全量程測試。
4　對(duì)在(zài)線大口(kǒu)徑流(liú)量計進行檢(jiǎn)測(cè)、校準(zhǔn)時的步驟(zhòu)
4.1　了解現場(chǎng)工況條件(jiàn)并盡量使(shǐ)其滿足檢(jiǎn)測條(tiáo)件
1)了解現場工(gōng)況條件(jiàn),包(bāo)括被(bèi)檢管(guǎn)線的材質(zhì)、管外徑、管壁厚、管内(nèi)襯(chèn)裏(lǐ)的材(cái)質及厚度、管(guǎn)内(nèi)介質、介質溫度(dù)等相關(guān)量的準(zhǔn)确數(shù)值,要求在(zài)檢測現場測量(liàng)核實(可以用測(cè)厚儀測量(liàng)壁厚(hòu)、用軟尺測量管(guǎn)徑),以确保測量(liàng)精度。
2)标準表的(de)安裝(zhuāng)必須(xū)滿足(zú)直管(guǎn)段要求,一(yī)般情況下至少爲上遊10倍管徑(jìng)的(de)距離(lí),下(xià)遊5倍管徑的距離,而(ér)且在(zài)30倍(bèi)管徑的(de)距離内無(wú)幹擾(rǎo)流體(tǐ)狀态的因(yīn)素,如泵(bèng)、閥等,必(bì)要時(shí)應考慮加(jiā)裝整(zhěng)流器。
3)測量(liàng)時标(biāo)準表不能(néng)安裝在管(guǎn)内含有氣體的位置(比如(rú),不能安裝(zhuāng)在高(gāo)于(yú)水管的位置),因爲(wèi)氣泡會使(shǐ)超聲(shēng)波信号(hào)衰減,從而影(yǐng)響測(cè)量精度。
4)選(xuǎn)擇測量點必須(xū)保證通過(guò)其測量段(duàn)的(de)最小流(liú)速不低于(yú)0.5ms,如果(guǒ)流速低于(yú)0.5ms,應考(kǎo)慮在被檢流量計安裝(zhuāng)點的前(qián)10倍、後5倍管徑的範圍(wéi)内(nèi)安裝變(biàn)徑管(小(xiǎo)于(yú)原(yuán)管(guǎn)徑),以提高流速(sù)。
5)便攜式超聲波(bō)流量(liàng)計(jì)是把現場的管道參數(shù)納入(rù)流量計測(cè)量系統之(zhī)内的(de)儀表,所以除了(le)要求其探頭的(de)安裝(zhuāng)位(wèi)置正确(què),還要充分(fèn)考(kǎo)慮(lǜ)管道參數如直(zhí)徑、材質、壁厚、襯裏和積垢、鏽蝕(shí)等因素對測量精度的影響。
6)爲(wèi)便于(yú)以後(hòu)用其(qí)他流量計(jì)對其(qí)流量(liàng)測量精度的在線(xiàn)檢(jiǎn)查,最(zuì)好在被檢(jiǎn)流(liú)量(liàng)計的(de)前(qián)、後分别(bié)加裝一(yī)段能形(xíng)成對(duì)稱(chēng)流場的(de)不鏽鋼管段。
4.2　标(biāo)準表(biǎo)的準備工(gōng)作
　　選用超(chāo)聲波流量(liàng)計(jì) 進行在(zài)線檢測的基本(běn)原理(lǐ)爲标準表(biǎo)比對法,因(yīn)此超聲波(bō)流量(liàng)計應(yīng)在國家法(fǎ)定計(jì)量檢(jiǎn)定(dìng)機構進(jìn)行(háng)檢定(dìng),并取得(dé)有效(xiào)的檢定證(zhèng)書。檢測前,應提(tí)前做好檢(jiǎn)測準(zhǔn)備,檢(jiǎn)查(chá)标準表(biǎo)、換(huàn)能(néng)器(qì)及電源(yuán)線是(shì)否完(wán)好。在實踐(jiàn)中,發(fā)現在(zài)冬季(jì)氣溫(wēn)特别(bié)低時(shí)會(huì)發生電(diàn)源(yuán)線脆斷、液晶(jīng)屏幕(mù)不顯示等(děng)現象。另(lìng)外,如果檢測點(diǎn)周圍沒(méi)有電源(yuán),需要提前(qián)充電,以(yǐ)保證(zhèng)标準表能夠在檢測過程(chéng)中正常工(gōng)作(zuò)。
4.3　在線檢(jiǎn)測工(gōng)作
　　首先要根據現場工況(kuàng)條件(jiàn)科學地确(què)定标準表(biǎo)的安(ān)裝位置,以便安(ān)裝換能(néng)器。換能(néng)器無論采(cǎi)用哪(nǎ)種安(ān)裝方式,都(dōu)應采用(yòng)科(kē)學的安裝(zhuāng)技術,确保(bǎo)傳感(gǎn)器的安裝(zhuāng)精度(dù),盡可能減(jiǎn)少使用環境和(hé)安裝(zhuāng)對(duì)其(qí)測量(liàng)精度(dù)的(de)影響。第(dì)二,将經過(guò)現場(chǎng)測量(liàng)核實的工(gōng)況參數(shù)輸入流量計,并檢(jiǎn)查信号接收情(qíng)況,确認工作正常後,方可開始檢測(cè)。第三(sān),檢測時(shí)根(gēn)據現場工(gōng)況條(tiáo)件确(què)定(dìng)不(bú)同的(de)流量點,并分别(bié)同時采集标準(zhǔn)表和被檢流量計的流量示值(zhí),從而确定被檢(jiǎn)流量(liàng)計的(de)示值誤差。最後(hòu),調整被檢流(liú)量計(jì)的系數,使被檢流量計(jì)與便(biàn)攜式(shì)超聲波流量計顯示(shì)流(liú)量數據(jù)一緻,達到校準(zhǔn)被檢流量計的目的。
　　在實(shí)際中(zhōng),企業(yè)都會遇到(dào)原有的舊(jiù)管線(xiàn)達不到上述(shù)檢(jiǎn)測條件(jiàn)的情況(kuàng)。一般地,可以在被測管線上選(xuǎn)取一段(duàn)條件較(jiào)好、滿(mǎn)足超(chāo)聲波(bō)流量(liàng)計(jì)使用條(tiáo)件的(de)測量點安裝标(biāo)準表,如果(guǒ)條(tiáo)件太差,就需(xū)要對(duì)現有(yǒu)管線(xiàn)進行改造(zào),尤其(qí)要滿(mǎn)足前後直(zhí)管段(duàn)的要求,保(bǎo)證液體充滿測(cè)量管道(dào),最(zuì)小流(liú)速不低(dī)于(yú)0.5ms等條(tiáo)件,從而(ér)保證計量檢(jiǎn)測的準确(què)性。另(lìng)外,計量檢(jiǎn)測人員既要掌(zhǎng)握過硬的技術(shù),又要積累豐富(fù)的實踐經驗。在(zài)檢測(cè)過(guò)程(chéng)中,要(yào)求計(jì)量檢測人(rén)員本着科學的态度開(kāi)展在線檢測(cè)工作,才能(néng)夠保證檢(jiǎn)測的準确性和校準(zhǔn)效果(guǒ)。
5　目(mù)前(qián)在線(xiàn)大口(kǒu)徑流量計(jì)檢測(cè)工作的開(kāi)展情
　　近年來,通(tōng)過采(cǎi)用标準表(biǎo)比對法開(kāi)展對(duì)在線大口(kǒu)徑流量計的(de)檢測并(bìng)校(xiào)準,及時采集(jí)數據(jù),保證了所(suǒ)有在線流(liú)量計的準确計量,保(bǎo)證了水(shuǐ)—這種能源的(de)計量正确(què)率,使水計量工(gōng)作取(qǔ)得了長足的發展。另一方面,采(cǎi)用超聲波流量計作(zuò)爲标(biāo)準表(biǎo),負責水(shuǐ)量(liàng)計量器具的檢(jiǎn)定,開展水(shuǐ)計量(liàng)檢測手段和檢(jiǎn)定方法的(de)研究(jiū),負責(zé)水(shuǐ)計量的(de)技術仲(zhòng)裁(cái),保證了供(gòng)水企(qǐ)業與(yǔ)用戶(hù)之間、用戶(hù)與用戶之間的(de)經濟效益。例如(rú)在2004年,四台(tái)礦與(yǔ)馬脊梁礦由于(yú)在水量分配的問題上有争議(yì),公司(sī)在兩礦的(de)分水處建(jiàn)立了(le)分水站(zhàn)。首先按照兩礦的實際(jì)用水(shuǐ)情況調節(jiē)、分配水量,然後(hòu)分别爲兩(liǎng)個用戶各安(ān)裝了一(yī)台固定(dìng)式(shì)超聲(shēng)波(bō)流量計,并用(yòng)便攜式超聲波流量(liàng)計分不同(tóng)時段(duàn)進(jìn)行(háng)多次(cì)現場(chǎng)檢測,确保(bǎo)兩台在線(xiàn)流量(liàng)計的準确計量(liàng)。自此,解決(jué)了四台礦和馬脊梁(liáng)礦長(zhǎng)期在(zài)用水(shuǐ)計(jì)量上的争議(yì),取得了令雙方(fāng)都滿意的結果(guǒ)。
6　結論
　　運用便攜(xié)式超聲(shēng)波流量計(jì)開展(zhǎn)在(zài)線大口徑流量計的檢測、校準(zhǔn)工作(zuò)是較爲(wèi)可行的(de)方法,這種方法極大(dà)地方便了(le)供水企業的計量工作,同(tóng)時也(yě)有效(xiào)降低了企(qǐ)業在計量(liàng)方面(miàn)的資(zī)金消耗。檢(jiǎn)測工作中,計量(liàng)人員要認(rèn)真總(zǒng)結經(jīng)驗(yàn),爲(wèi)供水行業今後(hòu)有效(xiào)開展計(jì)量工作(zuò)提供切(qiē)實可行的依(yī)據。值(zhí)得注(zhù)意的是:流(liú)量計(jì)是國(guó)家(jiā)計量法制管理的(de)計量器具(jù),按其使用場合不同(tóng)分爲強制檢(jiǎn)定和非(fēi)強制檢(jiǎn)定(dìng)兩種,供(gòng)水行業用于(yú)貿易(yì)結算(suàn)的(de)流(liú)量計屬強制檢定的計量器具,其檢(jiǎn)定應按照(zhào)國(guó)際相關的計(jì)量檢定規程由(yóu)法定(dìng)計量檢定(dìng)機構實(shí)施(shī);供水(shuǐ)行業用于内部(bù)核(hé)算(suàn)的流量計(jì)屬非(fēi)強(qiáng)制(zhì)檢(jiǎn)定的計(jì)量器具,使(shǐ)用者隻須按照(zhào)量傳(chuán)原則(zé)進行(háng)科學的(de)校準即(jí)可。

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