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基于氣體流量計(jì)在線校核方法的研究分析

摘要:根據(jù)流量計(jì)的使用現(xiàn)狀,介紹了氣體流量計(jì)在線校核的檢測方法。
流量儀表是能源計(jì)量的主要工具之一,其使用狀況直接影響著能源計(jì)量的有效性,如何對使用中的流量儀表進(jìn)行計(jì)量性能評價(jià),是當(dāng)前能源計(jì)量工作中亟待解決的重要課題。蒸汽流量儀表現(xiàn)階段很難做到在線檢定和校準(zhǔn)的工作,國際上普遍沒有較好的解決辦法。通過在線校核的方法,判斷氣體流量計(jì)是否屬于正常使用范圍或需要進(jìn)一步檢定、校準(zhǔn)。使用狀況好的儀表,能滿足設(shè)置要求,為管理人員提供可靠的能源利用數(shù)據(jù)。但如果儀表使用情況不如人意,或者總提供可疑的數(shù)據(jù)則會對企業(yè)產(chǎn)生很大的影響。所以對于流量儀表在使用中如何管理,如何保證其數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠,是一個不可忽視的大問題。1流量儀表的使用現(xiàn)狀流量儀表種類繁多,使用情況千差萬別,我們以較有典型意義的氣體流量計(jì)為對象進(jìn)行探討。如果氣體流量計(jì)的檢定問題解決好,對于其他流量計(jì)就不會有太大的困難。目前蒸汽的檢測手段主要采用差壓式流量計(jì)和渦街流量計(jì),一般來說都能基本應(yīng)付檢測及計(jì)量的要求。雖然儀表在出廠前經(jīng)過一定程序的檢測校驗(yàn),一旦安裝到管道上或使用一定時(shí)間后,其計(jì)量狀況就難以把握。即使是標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置,在實(shí)際使用上,偏離標(biāo)準(zhǔn)是常態(tài)。雖然對于偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定所引起的測量誤差有些能進(jìn)行修正或估算,但偏離狀況并不容易掌握。所以,流量儀表在使用中提供的數(shù)據(jù)不一定與實(shí)際相符。如果流量儀表用于工況測量,只要其重復(fù)性較好,對工況變化的了解還能做到有一定的把握。因此,變化值是可靠的,絕對數(shù)值是可疑的,如果用于計(jì)量,就有可能造成較大的錯誤。
在實(shí)際應(yīng)用中,對于上述流量計(jì)的周期檢定,大多是對信號轉(zhuǎn)換部分(如差壓變送器)和顯示計(jì)算部分(如顯示積算儀)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。有很多問題在這一環(huán)節(jié)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正,從技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀來看,這些部分的發(fā)展相對比較成熟,可靠性比較高,問題比較容易解決。而對于流量信號產(chǎn)生這一關(guān)鍵環(huán)節(jié),本來更需要加以核實(shí),但限于生產(chǎn)、運(yùn)輸、標(biāo)準(zhǔn)裝置等條件的制約,往往不能實(shí)現(xiàn)有效的檢測。
孔板流量計(jì),一般在安裝使用后就很少拆檢,因故拆除時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)人口直角邊緣磨損現(xiàn)象,甚至發(fā)現(xiàn)整塊孔板凹曲變形,造成孔板流量計(jì)的準(zhǔn)確度降低達(dá)±20%。而渦街流量計(jì),由于其儀表系數(shù)與旋渦發(fā)生體及管道的形狀尺寸有關(guān),設(shè)計(jì)及標(biāo)定時(shí)的管道條件與現(xiàn)場管道往往不完全吻合,對儀表系數(shù)的影響量無法估算?;谏鲜霈F(xiàn)狀,對部分在用流量計(jì)進(jìn)行在線校核成為很有必要的問題,特別是使用時(shí)間較長、或者使用者一直對計(jì)量值存疑的流量計(jì)更是如此。2在線檢測流量的方法校核與通常所指的檢定、校準(zhǔn)具有完全不同的意義。其目的在于用某種可能的方式在線檢測實(shí)際流量,提供一些參考數(shù)據(jù),從而可以對在用流量計(jì)的測量值進(jìn)行對比分析。雖然校核所用的流量計(jì)標(biāo)稱準(zhǔn)確度不一定比在用的流量計(jì)高,但由于它可以經(jīng)常在標(biāo)準(zhǔn)流量裝置上進(jìn)行校準(zhǔn),因此在某種意義上說,它提供的數(shù)據(jù)具有更高的可靠性。
要實(shí)現(xiàn)在線測量流量,一般有線外和線內(nèi)兩種方式a前者以外夾式超聲波流量計(jì)為代表,后者由于現(xiàn)場條件的限制,以各種插人式流量計(jì)為代表。
從檢測方法來說,可以在適當(dāng)?shù)奈恢眉尤肆髁坑?jì),好好在待檢流量計(jì)后且具有充分發(fā)展管流處,采取校核儀表測量值與在線儀表測量值相比較的方法,即直接比較法。如果現(xiàn)場流量計(jì)具有補(bǔ)償參數(shù)(溫度、壓力)測量儀表,可加以校對后采用其數(shù)據(jù),否則應(yīng)加裝測量補(bǔ)償參數(shù)的儀表。
由于聲能傳遞的衰減程度與介質(zhì)密度相關(guān),要使發(fā)射的超聲波信號穿過管壁,穿過流體,再穿過管壁到達(dá)接收器還能保持足夠的強(qiáng)度和信噪比。所以挑選合適的位置,正確安裝校核用的夾裝式超聲波氣體傳感器是相當(dāng)重要的。
3超聲波氣體流量計(jì)量裝置
3.1裝置介紹裝置包括主機(jī)、夾裝式超聲波氣體傳感器和打印機(jī)等。它采用時(shí)差法的測量原理,并有多種可選功能及附件以滿足用戶各種氣體流量測量需求。超聲波氣體流量計(jì)可用于測量幾乎任何一種氣體,由于無需在管線上開孔,因此大大節(jié)省了固定安裝的費(fèi)用。系統(tǒng)能夠提供精確、無漂移的超聲流量測量,對氣體流動無阻礙。流量計(jì)面板上能顯示流量、溫度、累計(jì)流量等參數(shù)sPT878GC流量計(jì)如圖1所示,夾裝式超聲波氣體傳感器如圖2所示。
3.2工作原理及過程
選擇表面平整光潔的管道,好好在待檢流量計(jì)后且具有良好檢測條件的直管段處。檢測人員在傳感器上涂上流量計(jì)配備的耦合劑,使傳感器和管道壁上空隙間的微量空氣不影響超聲的穿透,同時(shí)使傳感器與管道壁的聲阻抗差減小,從而減小超聲能量在此界面的反射損失。然后在選定的管道上按照管徑的大小在適當(dāng)?shù)木嚯x安裝夾裝式超聲波氣體傳感器。把傳感器接人主機(jī),并且在系統(tǒng)上設(shè)定現(xiàn)場管道環(huán)境等參數(shù)(包括管徑、壓力等)后便開始進(jìn)行蒸汽流量的檢測工作^整個過程不需要蒸汽斷流,也不需要在管道上開孔。
3.3超聲波氣體流量計(jì)準(zhǔn)確度
PT878GC可測流速范圍和管徑范圍*寬,對于DN100 ̄DN300的管道,如果蒸汽溫度不高于2501,密度在4kg/m3以上,能達(dá)到較好的效果。管徑>150mm時(shí),測量流速的準(zhǔn)確度可達(dá)讀數(shù)的±1% ̄±2%;管徑矣150mm時(shí),為讀數(shù)的±2% ̄±5%,而重復(fù)性則可達(dá)讀數(shù)的±0.2% ̄±0.5%。
4用標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定PT878GC
根據(jù)1030-2007《超聲流量計(jì)檢定規(guī)程》和JJF1059-2012《測量不確定度評定與表示》對PT878GC流量計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行檢定。
4 檢定的過程*先在測試管段上按照管道的大小在適當(dāng)?shù)木嚯x安裝夾裝式超聲波氣體傳感器(如圖3)。把被測試管段與音速噴嘴流量裝置對接好,在檢定系統(tǒng)的電腦上設(shè)置好環(huán)境溫度、濕度和壓力(一般為一個大氣壓)等參數(shù)。一切準(zhǔn)備就緒后打開氣閥,選擇檢定的流量點(diǎn)。對于PT878GC流量計(jì)量系統(tǒng),應(yīng)選擇6,30,122,301mVh的流量點(diǎn),對比被測設(shè)備與標(biāo)準(zhǔn)音速噴嘴流暈裝置各流量點(diǎn)的示值誤差。根據(jù)檢定規(guī)程和**計(jì)量技術(shù)規(guī)范,計(jì)算出PT878GC流量計(jì)量系統(tǒng)的誤差和本次檢定的不確定度,好后出具檢定**。
4.2檢定過程中應(yīng)該注意的兩個問題
1)在檢定過程中,應(yīng)該注意傳感器探頭的安裝位置及間距。按照PT878GC流量計(jì)量系統(tǒng)推薦的探頭安裝間距,在實(shí)測點(diǎn)標(biāo)示出兩個探頭安裝點(diǎn)進(jìn)行安裝3如果位置或間距有誤,可能導(dǎo)致偏差。
2)檢定時(shí),管道中充人空氣的氣流要平穩(wěn),這樣才能確保計(jì)量準(zhǔn)確。
5現(xiàn)場在線校核實(shí)例
一服裝洗染公司由于生產(chǎn)成本上升,每月蒸汽使用量增加了幾千噸。因此對其威爾巴氣體流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場在線校核工作。
*先對公司的二次儀表(包括流量演算器、差壓變送器及壓力變送器)進(jìn)行在線校準(zhǔn),校準(zhǔn)后沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。由于拆裝不易或工藝要求,一次儀表(氣體流量計(jì))無法送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)。因此我們使用PT878GC流量計(jì)量系統(tǒng)對該氣體流量計(jì)在線校核,然后對比分析。如果在用流量計(jì)的測量值在允許誤差范圍內(nèi),則表明該流量計(jì)運(yùn)行正常。若超出允許誤差范圍,則建議企業(yè)拆送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步檢定或校準(zhǔn)。根據(jù)上述校核方法,對該公司蒸汽分氣缸前的由ECEFast公司生產(chǎn)的威爾巴氣體流量計(jì)進(jìn)行了在線校核工作,對其編號為IPA-106的流量計(jì)的校核數(shù)據(jù)如表1所示。
校核的示值誤差在儀表標(biāo)明的準(zhǔn)確度1.5%范圍之內(nèi),相對擴(kuò)展不確定度符合要求,證明該公司的威爾巴氣體流量計(jì)不存在計(jì)量超差的問題,生產(chǎn)成本上升與蒸汽量上升沒有直接關(guān)聯(lián)。
經(jīng)過進(jìn)一步分析,發(fā)現(xiàn)該公司蒸汽量上升的同期產(chǎn)量也明顯提高,而生產(chǎn)成本上升主要是由于其成品(牛仔褲)單價(jià)下降而造成的。
6結(jié)論
氣體流量計(jì)在線校核的方法經(jīng)過逐漸的認(rèn)識和推廣,已經(jīng)獲得了越來越多的企業(yè)和機(jī)構(gòu)認(rèn)可。鑒于國內(nèi)暫時(shí)沒有成熟的在線檢定或校準(zhǔn)氣體流量計(jì)的方法,所以在保證儀器性能、提高經(jīng)濟(jì)效益方面,在線校核氣體流量計(jì)的方法可以發(fā)揮重要的作用。

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