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外夹式超声流量计在线校准流量计的研究

发布:2022/9/1 15:18:24人气:123
1.概述
目前,随着石油、石化、水利行业管线的大规模建设,超声流量计、电磁流量计等由于其测量范围宽、精度高、无可动部件、无压力损失等特点,在工业现场得到了广泛应用。此类流量计多数情况下用于贸易结算计量,根据我国计量法规的要求,用于贸易结算计量的工作计量器具属于强制检定的范畴,必须进行周期检定,并执行国家有关的计量检定规程或标准;由于此类流量计多数情况下无法按照传统的方式在检定周期内进行拆卸,送到检定站进行离线检定,因此流量计的在线检测校准有着极其总要的意义。
 
2.在线校准流量计的方案构成
2.1目的
校准口径: DN15mm-1500mm电磁流量计、超声流量计等;标准器精度等级:0.5级(在流速0.6m/s≤V≤l2m/s):现场条件:现场有超过20D长度的直管段,对于DN300及以下的被检流量计仅需要单声道,对于DN300以上的被检流量计选择双声道。
2.2方案构成
如图1所示,整个系统由标准流量计、被检流量计、流量计算机、控制系统、数据输出设备组成。标准流量计为高精度的外夹式超声流量计:流量计算机负责采集被检流量计、标准流量计的流量、温度、压力信号,进行数据的简单处理:控制系统及配套的数据输出设备(打印机、笔记本电脑等)负责与流量计算机通讯,通过流量计算机控制检定程序的启动、停滞,完成从设备安装、校准及数据处理的全部过程。
2.3控制流程
如图(1)所示,首先将作为标准流量计的外夹式超声流量传感器探头安装到被检流量计管线上(尽可能靠近被检流量计),然后将标准流量计信号通过变送器送至流量计算机、被检流量计的信号也送至流量计算机、管线上压力及温度信号(如果提供)也送至流量计算机内,通过流量计算机的控制程序同时采集标准流量计和被检流量计信号,根据相应计量检定规程的要求,将采集到的被检表体积和标准表的体积累计量进行比较,确认在该流量设定点下的误差。根据实际工艺流量波动范围,选择相应的流量点进行校准。当所有流量点按照检定规程的要求校准完成后,对被检流量计的计量精度进行整体的确认。使用笔记本电脑的软件平台和流量计算机进行通讯,控制流量计算机的检定流程,获取流量计算机的数据信息,同时进行检定结果的数据处理,生成zui后的检定报告,输出到打印机、存储到内存中以备查询。
2.4主要设备配置
2.4.1标准流量计
FUP1010(双声道主机),7ME3511-2AA00-0AA0…………1(套)
FUP1010便携式通用换能器…….4(对),其中:
7ME3951-LB00:(1对),测量范围;
(12.7~51)mm;
7ME3951-LD00:(1对),测量范围:(51~305)mm;
7ME3951-LF00:(2对),测量范围:(254~6096)mm;
2.4.2流量计算机、控制系统及打印机
 
3.计量准确度的确认
对于此方案构成的便携式在线流量检定系统,其准确度的构成包括两个方面,首先是标准流量计的准确度,其次是流量计算机数据采集和数据处理系统的准确度。由于计算机数据采集和数据处理系统的合成误差为0.015%,根据误差合成的均方根处理方法,对于系统准确度等级为0.5%的标准检定系统,该误差可以忽略。因此,对于标准流量计计量性能的确认就成为完成该系统的关键。标准流量计的考核包括技术特性、能否适应现场条件及计量准确度三个方面。
3.1技术特性
外夹式超声流量计技术特性如下:
容易安装,无需切割管道和停流;
zui小的维护,外部换能器不需要周期性清洗;
无可动部件,无磨蚀,比较涡轮和PD仪表具有明显的优势;
无压力损失,节能,比较孔板类大的动态量程比;
可选1、2、4声道;
单通道,采用V法反射型安装,有效补偿流场(涡流、横向流);
多通道提供更高的精度,尤其在直管段不足,或流态恶劣;
Wide-Beam 术在大的流速和压力范围内能够提高精度;
Zeromatic 自动调零,不停流,特别是对于小流量;
对湿气工况不敏感;
免受阀门噪声影响。
3.2适应性测试
现场适应性测试:选择铁岭市某污水处理厂DN1020作为测试现场,测试目的:确认外夹式超声流量计在较恶劣的条件下能够正常工作并且具有非常好的计量性能。现场探头安装的位置前1米处为DN900的缩径,同时伴有旁通,被测介质为初级过滤的污水。将流量计探头夹装到污水管线上,流量计显示的信号强度为58:1,仪表屏指示瞬时流量值为2372m³/h,完全能够正常工作。经过近1小时的观察,将流量计显示的瞬时流量值与工艺实际的流量值进行比较,结果非常接近。
实验室适应性测试:选择某省计量院的水流量标准装置的DN80管线作为测试现场,将流量计探头夹到管线上,流量计显示的瞬时流量值与校准精度为0.2%的标准表的流量值进行比较,结果如表1所示:
3.3计量精度的检定
选择国家大水流量计量站的DN1000和DN600两条管线作为测试现场,将两对7ME3951-LF00系列探头夹到DN000管线上(测试完成后,在拆卸下来夹到DN600管线上),检定方法为静态容积法,即在一个设定的时间内,流入到标准容器内的容积值,除以设定的时间,得到该时间内的平均流量:同时,在设定时间内,获取外夹超声流量计的信号,将外夹超声的流量也进行该时间段内的平均:zui后,将流量计的被检流量值与标准流量值进行比较,得到zui后的误差。结果如表2所示:
从的结果可以看出,对于型号7ME3951-LF00系列的探头,当设定仪表系数为1.8%时,其误差表现如表3:超声流量计的检i测结果为0.5级。
 
4.总结
从现场测试到计量站检定,确认外夹式超声流量计具有安装简单、使用范围宽、计量精度高等优点,具有脉冲、电流输出端口,能够为流量计算机提供瞬时流量信号,具有现场显示功能,变送器自身能够进行数据存储功能。以外夹式超声流量计作为标准表的便携式流量检定装置,必将在管线上流量计的在线校准发挥更大的作用。
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