800mm大口径水流量标准装置的研制
流量计在线校准结果的不确定度分析
流量计在线校准结果的不确定度分析摘要：很多安装在工作现场的大口径流量计，由于常年运行介质的浸泡和安装环境的影响，使得这些精密仪器难以拆装，针对工作在工况时流现场难以拆卸、无法送检的流量计在进行在线校准时，对可能影响校准结果准确度的各项参数展开不确定度分析，确保在线校准结果的可靠性。
关键词：流量计，在线校准，不确定度分析，工况时流1.前言目前对于周期检定的流量计，需要厂商将流量计从安装现场拆卸下来，并且拆卸的表由于水质腐蚀后还需要清洗后方能送到检验机构检验，以防止污染破坏检测机构的检定装置。
另外拆卸工作过于繁重同时拆卸过程中极易对表进行损坏，所以种种原因都无意间给厂商或者开发商增加了人力、物力、和经济的负担，因此部分难以拆卸的流量计，需要采用在线检测或校准的方法保证它量值传递的准确度。
2.流量计在线检测方法首先需要将测量点的管道清理干净，如有防锈层将防锈层去除，漏出管道材质，并进行打磨，直到表面光滑为止。
接下来，需要确认主要参数，包括管道材质、外径D、壁厚t、介质和测量方式等参数，将所有参数确定好之后，输入到积算仪中，算出上下游探头的应有距离，然后用耦合剂将探头和被测表管道进行固定后，给出信号，开始校准检测。
3.流量计在线检测的不确定度分析本方法采用便携式超声波流量计（准确度等级为0.5级）为流量测量标准器，对一台DN400的流量测量系统进行校准，比较其流量测量的相对示值误差。
该系统管道外径为420mm，壁厚10mm，无衬里，流量传感器为Siemens电磁流量计，流量点为1100m3/h，流速为2.43m/s。
累计流量单位为m3,分辨力为0.01 m3。
3.1数学模型不确定度传播率灵敏系数：3.2不确定度分量[1],[2]3.2.1被测表流量累积量Q引入的不确定度被检对象的分辨力带来的不确定度被检表的累计流量分辨力为0.01 m3，按均匀分布，3.2.2标准流量累计量引入的不确定度数学模型传播率灵敏系数3.2.2.1管道外周长测量引入的标准不确定度为由,得3.2.2.1.1管道外周长L测量引入的标准不确定度管道为周长采用分度值为1mm的钢卷尺测量，测量次数为2次，测得值为：420mm，422mm平均值为421mm。
水流量标准装置的能耗分析
近校准提供 了便利条件 。但这些大 口径标准装置工作时 能耗巨大的问题也 凸显 出来 。如何评价标准装置用能的 合理性 ， 进而优化装置 的用能状况成为需要探讨的问题。
本 文从 能 量耗 费 的角 度 ， 就 目前 大 口径 水 流 量 标 准
△ ｐ ， ‘ Ｑ
装置的用能状况作分析研究 ， 希望能为标准装置 的节能
（ １ ） 若 接近 １ ， 说明装置 的能耗接近理论值 ， 装置 在现有工艺过程条件下 ， 能耗是合理的。 （ ２ ） 若 较大程度地大于 ｌ ， 说明装置的中存在额外 的 耗能环节 ， 在标准装置在节能方面还有改进提升的空间。 （ ３ ） 若 较大程 度地小 于 １ ， 说 明标 准 装 置设 计 过 程 中， 管路的当量长度 ｆ 取值过大 ， 标准装置的能力没有得 到充分的利用 ， 通过提高水泵功率 ， 可以继续提高标准装 置 的最 大流量 。
万 别 。为 比较 不 同类 型 装 置 的总 体耗 能情 况 ， 必 须 作 如
下假 设 ：
．
１ ０ Ｑ ｆ 一１ ６ ２ ０ ０ ０ ０ ７ ｒ ｄ
令 ａ＝
则上 式转换 为 ：
２
， ｌ
Ｊ ８ ＝
卢＝ａ ・
（ ３ ）
式中： Ｐ 一 流量 标 准 装 置 在最 大 流 量 时 的水 泵 电 机
１ 前 言
式 中： △ Ｐ 厂 一 流体 流经 直管段 的压 力 降 ， Ｊ ／ ｍ ３ ；
一
水流量标准装置是流量计校准的必需设备。通过校
直管段的阻力系数 ；
准工作保证流量计量准确度是节能减排的主要手段 。近 几年 ， 在我 国十二 五规 划 中节 能减 排政策 的指引下 ， 全 国
静态质量法检定装置
静态质量法水流量标准装置构成原理及不确定度分析海宁 蔡洁 国家水大流量计量站 475002摘要：本文介绍了静态质量法水流量标准装置的结构原理及其特点，并对其测量不确定度进行了分析。
关键词：流量标准装置 测量不确定度 一、 概述流量标准装置是流量仪表进行量值传递的一种标准装置。
装置类型根据流量测量方法可分为静态质量法、动态质量法、静态容积法和动态容积法。
其中静态质量法和静态容积法流量源恒压，流量稳定，测量精度高。
以水为例对国内外几个流量标准装置的情况列表如下：名称 流量上限(m 3/h) 准确度(%) 测量方法国家水大流量计量站 18000 0.10 静态容积法美国标准局 23000 0.13 静态质量法 英国工程研究所 5040 0.20 静态质量法 德国技术物理研究院 1800 0.10 静态容积法 二、 静态质量法水流量标准装置结构原理静态质量法水流量标准装置原理图按要求将被检流量计安装到试验管路中，启动水泵，将水池中的水抽入水塔或高位水箱，当水开始溢流后，依次开启开关阀和调节阀，使水经被检流量计、换向器和旁通管路流入水池。
开始检定时，操作调节阀将流量调至所需流量后，启动换向器使水由旁通管路换入称量容器，同时触发计时、计数系统开始记录被检流量计示值和测量时间，当达到预定水量时，操作换向器，使水由称量容器换入旁通管路，同时停止流量计和计时器信号记录。
比较电子秤的称量值和被检流量计的输出流量值，从而确定被检流量计的计量特性。
中国流量仪表网 w w w .c h i n a -f l o w .c n三、数学模型f m C t mq = (1)式中：—瞬时质量流量，kg/m 2;m q m —测量时间内称量容器内的液体质量示值，kg; t —测量时间，s;—浮力修正系数。
f C ρρρρρρρρa m a a maf C +−≈−−=111 (2)式中：a ρ—空气密度，kg/m 3;m ρ—检定时电子秤的标准砝码密度，kg/m 3;ρ—检定时液体密度，kg/m 3。
水表主要技术参数
水表主要技术参数：口径(mm) 50 80 100 150 200 250 300 公称流量(m3/h) 15 40 60 150 250 400 600 最大流量(m3/h) 30 80 120 300 500 800 1200最小流量(m3/h)AB 0.60.33.284.81.8124.5207.532124818分界流量(m3/h)AB 1.51.23.281.8124530755012080180120刻度范围10-3-10510-2-10610-2-10610-2-10710-1-10710-1-10710-1-107自动化程度远传及IC卡型式(可实现从0.01-1m3，任意位置信号输出)水表安装尺寸口径(mm) 50 80 100 150 200 250 300 长(mm) 523 506 610 814 950高(mm) 258 318 358 450 480 法兰外径(mm) 165 200 220 283 340 406 460 螺孔中心直径(mm) 125 160 180 240 295 350 400 连接螺纹M M M M M M M一、单电路手持器IC卡智能工业用水表北京融洋技术研究所及泊头市普惠仪表有限公司大口径智能收费水表(DN40-DN200)是我研究所及公司继家用智能收费水表大面积推广之后，应广大自来水公司用户的要求，经我研究所研发人员攻关一年之久开发成功的高技术新产品，该产品由发讯水表、自控阀门、智能控制器三大部分组成，除了能计量集团用户的用水量，还能利用IC卡购水，并根据购买量与用户的实际使用量自动报警及关阀停供。
1.技术参数2.流量3.水表的最大允许误差：从包括最小流量pmin至不包括分解流量qt低区±5%；包括分界流量qt至包括过载流量qs的高区±2%。
4.管道的水压应大于0.02Mpa。
计量中心检定工区简介
计量中心检定工区简介检定工区共有员工29人，检定室面积共935平方米，各类计量标准器具309台件。
建立了压力、温度、流量、热电阻、热电偶、电能表、电三表、衡器等计量标准21项，符合《JJF1033计量标准考核规范》和《JJF1069法定计量检定机构考核规范》的要求，平均每年检测及联系其他计量检定机构各种计量器具台，除常规工作用计量器具检定之外，检定工区还负责炼化公司的可燃报警器、毒气报警器和火灾报警器安全类仪表4402台的维护和周检工作。
计量的准确率和及时率均为100%，为炼化公司提供可靠的计量保障。
1.流量检定站负责全炼化公司的非强检类流量计检定工作。
为公司生产装置的物料平衡及数据管理提供了可靠的数据保证。
流量检定站有以下三套检定装置：小口径液体流量计检定装置、气体流量计检定装置、大口径液体流量计检定装置（标准表法水流量标准装置和静态容积法水流量标准装置）构成。
小口径液体流量计检定系统检定的是DN10~DN100口径的质量流量计、速度式流量计、容积式流量计和水平旋翼式水表；装置的不确定度0.05%，班组负责日常标准器和附属设备的维护和保养工作。
液体流量计检定系统，每年承检量在360台；气体流量计检定装置检定的是DN25~DN200口径的速度式流量计和容积式流量计；标准装置的不确定度0.46%，气体流量计检定装置每年承检量在150台；大口径流量检定系统检定的是DN80——DN400口径的速度式流量计和容积式流量计、靶式流量计和水平旋翼式水表；大水流量系统的不确定度0.5级，大水流量检定系统每年承检量在50台2.这是压力检定室，有二等活塞压力计标准装置，装置的不确定度是0.05%，压力变送器标准装置，装置的不确定度是0.0097mA，测量范围是（-0.1~60）MPa 可开展的检定项目是普通压力表、真空压力表、精密压力表、压力变送器和测试压力开关。
每年可检定压力表6050块，精密压力表105块，压力变送器540台，压力开关45台。
水表的检定和定型鉴定
水表的检定和定型鉴定文字信息修改时间:2007-10-20 14:13:03 信息来源: 添加人:詹志杰[特约嘉宾]第一节水表的检定一、检定依据1 旋翼式水表和容积式水表按JJGl62—1985《水表及其试验装置规程》第二部分“水表”进行检定。
说明：JJGl64—2000《液体流量标准装置》的首页中有代替JJGl65—1985宇样，实际上只意味代替了其中的“一水表试验装置”部分，未覆盖“二水表”部分。
JJGl65—1985“水表”部分仍有效。
国家质量监督检验检疫总局国质检量函[2002]546号“关于对国家计量检定规程JJGl64—2000《体流量标准装置》的实施中有关问题的复函”中已对这一问题作了处理说明。
2 水平螺翼式水表按JJG258—1988《水平螺翼式水表检定规程》进行检定。
说明：部分型号的大口径水表，如垂直螺翼式水表、单流水表、可拆卸螺翼式水表，还有一些进口大口径水表等也可参照此规程进行检定。
3 高压水表按JJG585—1989《高压水表检定规程》。
进行检定。
说明：一些进口的民用小口径水表，其公称压力为1．6MPa(16bar)，应按JJGl65—1985进行检定。
4 热水表按JJG686—1990《热水表检定规程》进行检定。
5 远传水表目前无对应的检定规程，一般可参照基表所对应的检定规程进行检定。
除规定的项目外，还需检定输出信号的准确度与信号电参数是否符合设计或说明书要求。
6 预付费类水表目前无对应的检定规程，一般可参照基表的检定规程进行检定。
除规定的项目外，还需检查表的功能是否符合设计或说明书要求、机电信号转换是否可靠，等。
预付费类水表的检定一般需要产品配套软件的支持。
7 用于测量饮用水的流量计用于测量饮用水的流量计的检定可参照以下检定规程：(1)JJGl98—1994《速度式流量计检定规程》：适用电磁流量计、涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计、插入式流量计等；(2)JJG 640—1994《差压式流量计检定规程》：适用差压式流量计；(3)JJG 667—1997《液体容积式流量计检定规程》：适用容积式流量计；(4)JJG 897—1695《质量流量计检定规程》：适用质量流量计。
《变水头水流量标准装置校准规范》
《变水头水流量标准装置校准规范》编写说明一、任务来源根据国家质量监督检验检疫总局的国质检量函（2017）25号文（质检总局计量司关于国家计量技术法规制修订、修改及宣贯计划有关事项的通知）要求，《变水头水流量标准装置校准规范》技术规范制定的项目已经国家质检总局批准列入2017年制订计划。
由上海市计量测试技术研究院为主要起草单位并归口到全国流量计量技术委员会。
由起草单位组成校准规范起草小组，参加起草的单位有上海市计量测试技术研究院、中国计量科学研究院、浙江省计量科学研究院、上海威尔泰工业自动化股份有限公司、科隆测量仪器(上海)有限公司、上海星空自动化仪表公司、铎博流体测控技术(上海)有限公司。
二、编制依据JJF 1001-2011《通用计量术语及定义》JJF 1004-2004《流量计量名词术语及定义》JJF 1059-2012《测量不确定度评定与表示》JJG 164-2000《液体流量标准装置检定规程》三、目的和意义目前，大口径液体流量计承担着企业生产用水、城镇生活用水以及污水排放等流量计量任务。
根据目前国家检定规程，一般使用静态容积（或静态质量法）检定流量仪表。
由于这种方法建立在定常流动的基础上，用上述方法检定流量仪表的水流量标准装置需要一个稳定的压力源（一般使用高位水塔或稳压容器实现），因而管道内是一个非时变的定常流动。
运用这一方法的水流量标准装置不确定度一般可以优于0.05%。
但是若将这些方法运用于大口径（大流量）仪表的检定装置，则存在局限。
首先，在检定过程中为保持恒压，高位水塔必须保持持续供水的满溢状态，所以能耗大，装置效率低；其次，由于工艺、造价、能源等因素的影响，这类装置的管径、流量均受到一定限制，一般使用多表并联组合的标准表法流量标准装置来检定大口径流量计，检定的流程中多了标准表，明显增加了测量不确定度。
基于变水头原理的动态容积法水流量标准装置克服了上述标准装置的缺点，在降低能耗和水资源的有效利用方面具有明显优势。
静态水流量标准装置建标报告
计量标准技术报告静态水流量标准装置 市计量测试所周生生 2010年1月 至10月计 量 标 准 名 称 建立计量标准单位 计 量 标 准 负 责 人 筹 建 起 止 日 期目录一、计量标准的工作原理及其组成……………………………………………( 1 )二、选用的计量标准器及主要配套设备………………………………………( 2 )三、计量标准的主要技术标准…………………………………………………( 3 )四、环境条件……………………………………………………………………( 3 )五、计量的量值溯源和传递框图………………………………………………( 4 )六、计量标准的测量重复性考核………………………………………………( 5 )七、计量标准的稳定性考核……………………………………………………( 6 )八、测量不确定度评定…………………………………………………………( 7 )九、计量标准的测量不确定度验证……………………………………………( 13 )十、结论…………………………………………………………………………( 14 ) 十一、附加说明……………………………………………………………… ( 14 )计量标准测量重复性考核计量标准测量重复性考核，可通过用该计量标准在尽量短的时间内测量一稳定的被测对象，并常用观测值的实验标准差S来表示测量重复性，此值应不大于测量不确定度评定时所采用的重复性数据。
现选一台型号为LZB-15、准确度等级为2.5级的转子流量计，在标准装置正常工作条件下，用尽量短的时间对50L/h点重复测量10次，结果如下表：(单位：L/h)用实验标准差S(x)表征计量标准的测量重复性：S(x)=()211--∑=nxxnii= 0.003L/h结论：S(x)等于测量不确定度评定中所采用的重复性数据(0.003L/h)，符合重复性验证要求。
计量标准稳定性考核依照JJF1033-2001《计量标准考核规范》中计量标准的稳定性的定义：选一稳定的被测对象，每隔一段时间（大于一个月），用该计量标准进行一组n 次的测量，取其算术平均值作为该组的测量结果。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自动 打印检 定结 果 。 保存 检 定 数 据 的功 能 。系 统 的 控 制框 图见 图 ２ 。
２ ３ ２
接口
组成框图和技术创新点等方面解决 了大 口径水 流量标 准装置的技术难题 。 关键 词 ： 闭管式 内循环 ； 二合一设计 ； 并联 ； 计量装置 中图分类号 ： Ｔ Ｂ ９ ３ ７ 文献标 识码 ： Ａ
０ 引言
随着 社 会 经 济 的发 展 ， 各 种 大 口径 液 体 流量 计
径流 量计 的 目的。如 何 增 加 并 联 的标 准 表 、 自动 选
择哪一台或哪几台标准表 ， 并将每一台标准表 的瞬 时流 量 、 累计 流量 科 学 的叠 加 在 一 起作 为流 量 的标 准值 是该 检定 装置 的技 术关 键 。
２ 装 置 的组 成
该 大 口径 水 流 量标 准 装 置 由液 源 系统 、 数 据 采
用标 准表 法 时被检 流量计 的流量 大小 是 由标 准表 数 量及其 流量 大 小 来 决定 的 。如果 水 泵 功 率 足 够 大 ，
理论 上 只要增加 标 准表 的数 量就可 达 到检定 更大 口
在工业生产 、 水利设施运行 、 污水处理等行业大量使 用， 流量计计量是否准确直接关系到产品质量和原 材料 消耗 、 能 源消 耗 等 问题 。 因此 ， 流 量计 安装 使 用 前、 使用 中都要求定期进行计量检定 。如何对大 口 径 流量计 进行 计 量 检定 ， 一 直 以来 是 困扰 计 量 检定 部 门和 广大流 量计 用户 的大 问题 。为实现 对 大 口径
试 验管 道 由检定 工 艺 管线 、 倒 流 与气 动 夹 表 器 等设 备组 成 ： 标准 器 由标准 电磁 流量计 、 高精度 电子 称等
１ 装 置 的原 理
该 装 置采 用 微 机计 数 装 置 对 检定 的用 水 量 、 开
主要设备组成 。装置的结构框图见图 １ 。
始检定 、 停止检定 自动完成 ， 能实现水流量计及其它 液 体流 量 计 检 定 的 自动 化操 作 。２ ５ ０ ｍ ｍ 口径 以 下 采 用质 量法 ． 用 高准确 度 的 四台 电子 称 为主标 准 器 ． 准 确度 等级 优于 ０ ． １ 级。 ２ ５ ０ ｍｍ 口径 以上 采用 标 准 表法 ， 准确 度 等 级 优 于 ０ ． ２级 ， 用 西 门子 的 ３台 ３ ０ ０ ｍｍ 口径 、 １台 ２ ０ ０ ｍ ｍ 口径 、 １台 ｌ Ｏ Ｏ ｍｍ 口径 、 １ 台５ ０ ｍ ｍ 口径 电磁 流 量 计 为 标 准 器 ． 采 用 闭 管 式 内
易结算用水流量计量器具的检定问题具有很大的帮 助， 能完 成各 种 大 口径 液体 流量 计 的检定 工作 。
集控制系统 、 标 准器、 试 验管道及流量 调节系统组 成 。液 源 系统 由水 泵 、 储水 池 、 稳 压 容器 、 消 气过 滤 器、 变频 调节 等设 备 组 成 ； 控 制 系 统 由 工业 控 制 微 机、 数据 采集 与过 程 控 制 站 、 输 人 输 出等 设 备 组 成 ；
流量 计 的准确 计 量 。 完 成 以水 为代 表 的大 口径 流量 计 的检 定工作 ， 填 补我 省在 Ｄ Ｎ ６ ０ ０ Ｅ ｌ 径 以上 水 流 量
检定 领域 的空 白 。 我 们 研 制 了 大 口径 水 流 量 标 准装 置， 扩大 检定 能 力 到 Ｄ Ｎ ８ ０ ０ 口径 ， 对 解 决 各 行 业 贸
准体积 ， 克服 了容积式标准器只有一个标准体积 的
限制 。 在 较 小流 量 状 态 下 ， 采 用质 量 法 检定 流 量 计 的 示值 误 差 ， 需 要测 出检定使 用 液体 的密 度 ， 同时考 虑 空气 浮 力影 响 。 将 显 示 的质 量 转 换 成 标 准体 积 。采
２ ０ １ ４年 第 ５期
文 章编号 ： １ ０ ０ ５ － ３ ３ ８ ７ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ － ０ ０ ０ ３ － ０ ５
８ ０ ０ ｍ ｍ大 口径水 流量 标准装置的研制
杨精林 薛光和
２ ６ １ ０ ６ １ ） （ 潍 坊市计 量 测试 所 ， 潍坊
摘
要： 大１ ２ Ｉ 径液体 流量计 在工农业生产中大量使用 。 本 文介绍 了 ８ ０ ０ ｍ ｍ大 口径水流量标 准装 置的研制 。从设 计原 理 、
循环 ， 大大 降低 大流 量功耗 ， 并 联使 用完 成更 大 口径 流量 计 的检 定 。在测 量范 围 内可 以任意设 定 检定 标
３ 装 置 的控 制
该 装 置 的 控 制 系 统 包 括 硬 件 和 软 件 量 部 分 组
成， 对管 道 中的气 动 阀 门 、 水泵 （ 包 括 变频 调 速 ） 进
一
３ 一
一 一 一 一 一 一 一 一 一 一 一
一 一 一 【 瓣 一 ｝ ． Ｊ 一 一 耀 ｝ ＿ － Ｊ ～ 错 ｝ ． Ｊ 丽 一 一
图１ 微 机 自动控 制标 准表法水流量标准装置工艺原理
Ａ ／ Ｄ转换
显示 器
计算 机 计 数 器
行 自动 控制 ， 当由人 工把被 检定 流量 计装 入后 ， 各项 检 定可 以 自动进 行 。装 置 可 以 自动采 集温 度 、 压力 、 流 量信 号 ， 控 制水 泵 、 阀 门动 作 ， 控 制 和 调 节 流量 大 小 。在检 定 中可 以选 择 单 点 、 三点、 五点 进 行 检定 。 该 自动控 制系统 具 有 半 自动检 定 功 能 ， 人 工 设定 检