電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法的探討
電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法的探討
1 前言..
電磁流量計(jì)作為一種計(jì)量器具，按照《計(jì)量法》的規(guī)定必須在一定的周期內(nèi)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。電磁流量計(jì)的常規(guī)校準(zhǔn)為濕式校準(zhǔn)，有兩種方法，一是實(shí)驗(yàn)室式校準(zhǔn)，二是現(xiàn)場濕式校準(zhǔn)。在水務(wù)行業(yè)，電磁流量計(jì)主要安裝于大口徑管道上。由于水務(wù)行業(yè)的特點(diǎn)，不容許隨意斷水將傳感器從管道上拆卸下來送實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行濕式校準(zhǔn)，現(xiàn)場濕式校準(zhǔn)也很不現(xiàn)實(shí)。在實(shí)踐中使用單位只能根據(jù)不同使用條件進(jìn)行在線的檢查，對(duì)電磁流量計(jì)的準(zhǔn)確度是否保持原出廠時(shí)的等級(jí)范圍作出評(píng)估。
目前，國家和地方還沒有有關(guān)電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)(即干式校準(zhǔn))的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，國際上也是一樣。本文作者經(jīng)過理論分析和大量試驗(yàn)，對(duì)電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法進(jìn)行了探討，下面作具體介紹。
2 電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)的理論依據(jù)..
電磁流量計(jì)是利用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測量導(dǎo)電液體體積流量的儀表。整套儀表由傳感器和轉(zhuǎn)換器兩部分組成，其測量原理如圖1所示，導(dǎo)電性液體在垂直于磁場的非磁性測量管內(nèi)流動(dòng)，在流動(dòng)方向垂直的方向上
產(chǎn)生與流量成比例的感應(yīng)電動(dòng)勢，其值如下式：E=kBLeV (1) 式中：——感應(yīng)電動(dòng)勢，即流量信號(hào)；E ——系數(shù)；k ——磁感應(yīng)強(qiáng)度；B ——測量電極之間的距離；Le ——平均流速。V 測量管內(nèi)，穿過橫斷面的液體的體積流量是：q D V= πv 21 4 (2) 式中：——測量管內(nèi)徑。D 把式(1)、(2)合并得：
πD2 K
qv = ( E )= (3)
4 kLeB BE 式中：K——校準(zhǔn)系數(shù)， K= πD2 。K通常由廠方實(shí)驗(yàn)室濕
4 kLe
式校準(zhǔn)來得到。
ＮＢＶ.. SＥ
D
圖1 電磁流量計(jì)測量原理..
從式(3)可知，與v 成線性關(guān)系，所以只須測定B，便
qE 可獲得與E的線性關(guān)系，即電磁流量計(jì)是可以實(shí)現(xiàn)在線
qv校準(zhǔn)的。具體校準(zhǔn)時(shí)，通過測量電磁流量計(jì)的基本特性參數(shù)，從而獲得儀表的測量準(zhǔn)確度。
3 電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)方法介紹
電磁流量計(jì)按勵(lì)磁方式分類，有直流勵(lì)磁、交流勵(lì)磁、低頻矩形波勵(lì)磁、雙頻勵(lì)磁四種方式，由于低頻矩形波勵(lì)磁方式為主要?jiǎng)?lì)磁方式，所以本文主要研究低頻矩形波勵(lì)磁方式電磁流量計(jì)的在線標(biāo)準(zhǔn)。電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)項(xiàng)目如表1所示。..
表1 電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)項(xiàng)目
類 型傳感器轉(zhuǎn)換器勵(lì)磁線圈絕緣電阻勵(lì)磁線圈銅電阻電極接液電阻供電回路絕緣電阻勵(lì)磁電流輸出頻率在線校準(zhǔn)項(xiàng)目
3.1 傳感器校準(zhǔn)..
3.1.1 勵(lì)磁線圈絕緣電阻
勵(lì)磁線圈對(duì)地絕緣電阻下降，勵(lì)磁信號(hào)將通過絕緣電阻與傳感器內(nèi)阻分壓，在電極上產(chǎn)生電壓降，從而對(duì)儀表產(chǎn)生干擾信號(hào)。文獻(xiàn)5規(guī)定，絕緣電阻應(yīng)不小于20MΩ。可用兆歐表來測量勵(lì)磁線圈對(duì)儀表地線之間的絕緣電阻。..
3.1.2 勵(lì)磁線圈銅電阻
測量勵(lì)磁線圈銅電阻和勵(lì)磁電流可以反映磁場強(qiáng)度的變化情況。用數(shù)字多用表測量勵(lì)磁線圈兩個(gè)端子之間的電阻，作溫度系數(shù)修正后與出廠時(shí)的原始值比較，確認(rèn)線圈是否良好導(dǎo)通和有無匝間短路現(xiàn)象。按下式計(jì)算銅電阻的相對(duì)示值誤差：
R-R0
δ=R ×99% (4)
R0
式中：δR ——銅電阻的相對(duì)示值誤差；R ——現(xiàn)場測量經(jīng)溫度系數(shù)修正后的銅電阻值；R0 ——出廠時(shí)的銅電阻原始值。
當(dāng)勵(lì)磁線圈開路時(shí)，δR =∞.. ；當(dāng)勵(lì)磁線圈短路時(shí)，δR =-100％，這兩種情況儀表呈故障狀態(tài)。當(dāng)勵(lì)磁線圈有匝間短路時(shí)，δR 為負(fù)值，將對(duì)儀表產(chǎn)生相應(yīng)的附加誤差。事實(shí)上勵(lì)磁線圈出現(xiàn)匝間短路的現(xiàn)象是極少的。..
3.1.3電極接液電阻
電極和襯里有附著時(shí)，會(huì)對(duì)電磁流量計(jì)產(chǎn)生附加誤差。理論上分析，由于附著引起的附加誤差ΔE可由下式計(jì)算：
Δ＝E 2 -1 (5)
σw σw 2t
1＋σf ＋(1-σf )(1-D ) 式中：σ、σ.. ——分別為附著層、液體的電導(dǎo)率；
wf
t ——附著層厚度；D ——測量管內(nèi)徑。
但智能電磁流量計(jì)安裝于管道上后，要測量出σw 與t 的值幾乎是不可能的。實(shí)踐中我們運(yùn)用了電極接液電阻這個(gè)參數(shù)。電極接液電阻指電極與液體的接觸電阻，它反映了電極和襯里附著的大體狀況?？捎弥羔樖饺f用表在管道充滿液體時(shí)分別測量每個(gè)電子與儀表地線之間的電阻。每次測量需用同一型號(hào)規(guī)格的萬用表，并用同一量程。測量時(shí)萬用表同一根表棒接電子，另一根表棒始終接儀表地線，待指針偏轉(zhuǎn)時(shí)讀取數(shù)據(jù)。按下式計(jì)算電阻差值：..
ΔR=｜(R -R -) ｜ (6)
D aRa0)+( b Rb0
式中：ΔRD ——兩個(gè)電極接液電阻變化量之和；Ra、Rb ——兩個(gè)電極接液電阻的測量值；Ra0、Rb0——兩個(gè)電極接液電阻的原始值。..
Technical Exchange
試驗(yàn)結(jié)果顯示，ΔRD 將對(duì)儀表產(chǎn)生相應(yīng)的附加誤差。..
3.2轉(zhuǎn)換器校準(zhǔn)..
3.2.1供電回路絕緣電阻
指轉(zhuǎn)換器電源端子與外殼之間的絕緣電阻，測量方法與指標(biāo)同“3.1.1勵(lì)磁線圈絕緣電阻”所述。..
3.2.2勵(lì)磁電流
測量勵(lì)磁電流時(shí)，須將數(shù)字多用表串接在勵(lì)磁回路中，分別測量正向勵(lì)磁電流值和負(fù)向勵(lì)磁電流值。如果直接測量，則會(huì)產(chǎn)生明顯的偏差。按下面公式計(jì)算勵(lì)磁電流
幅值和相對(duì)示值誤差： I I I+ -=-(7) 1=δ.. ×99%I I I 0 0 -(8) 式中：——勵(lì)磁電流幅值；I ——正向勵(lì)磁電流的測量值；I＋ ——負(fù)向勵(lì)磁電流的測量值；I－——勵(lì)磁電流幅值的相對(duì)示值誤差；1δ.. ——勵(lì)磁電流幅值的標(biāo)準(zhǔn)值。I0
試驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于恒定電流有補(bǔ)償功能的儀表，在補(bǔ)償幅度范圍內(nèi)，δI 不會(huì)產(chǎn)生附加誤差，超出補(bǔ)償幅度范圍，儀表呈故障狀態(tài)；對(duì)于恒定電流無補(bǔ)償功能的儀表，δI 將對(duì)儀表產(chǎn)生相應(yīng)的附加誤差。..
3.2.3輸出頻率
轉(zhuǎn)換器的作用是將傳感器送來的流量信號(hào)進(jìn)行比較、放大，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號(hào)，此標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)與液體的體積流量成正比。輸出信號(hào)有輸出頻率、輸出電流等，輸出頻率具有代表性。
校準(zhǔn)方法：將轉(zhuǎn)換器和匹配的模擬信號(hào)發(fā)生器進(jìn)行線路連接，由模擬信號(hào)發(fā)生器代替?zhèn)鞲衅魈峁┝髁啃盘?hào)，用數(shù)字頻率計(jì)測量轉(zhuǎn)換器的輸出頻率。測試點(diǎn)應(yīng)不少于3點(diǎn)，按下式計(jì)算各測試點(diǎn)輸出頻率的相對(duì)示值誤差：
δf = ffi0 ×99% (9)
ii -
f 0
式中：f i ——第個(gè)測試(i) 點(diǎn)輸出頻率的相對(duì)示值誤差；
δ.. i
fi ——第個(gè)測試點(diǎn)輸出頻率的測量值；
i
i0 ——第個(gè)測試點(diǎn)輸出頻率的標(biāo)準(zhǔn)值。fi
試驗(yàn)結(jié)果顯示，δf 將對(duì)儀表產(chǎn)生相應(yīng)的附加誤差。
i
4 結(jié)束語..
在線校準(zhǔn)是智能電磁流量計(jì)校準(zhǔn)的發(fā)展方向，已越來越得到人們的重視。從應(yīng)用情況來看，在線校準(zhǔn)具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)符合了儀表在使用中的計(jì)量管理要求；(2)校準(zhǔn)時(shí)不斷水，保證了生產(chǎn)和供應(yīng)的連續(xù)性；(3)減少了工作量，省卻了儀表送校拆裝等大量費(fèi)用。.. --擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量儀表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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