管道式液體流量測量系統(tǒng)在線校準規(guī)范

管道式液體流量測量系統(tǒng)1范圍本規(guī)范適用于測量在封閉管道中充滿液體介質(zhì)，且管道為DN50mm～DN2500mm的液體流量測量系統(tǒng)的校準。其他口徑的液體流量測量系統(tǒng)也可參照執(zhí)行。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件：JJG640-2016差壓式流量計JJG1030-2007超聲波流量計JJG1033-2007電磁流量計JJF1004流量計量名詞術(shù)語及定義JJF1358-2012非實流法校準DN1000～DN15000液體超聲流量計校準規(guī)范CJ/T364-2011管道式電磁流量計在線校準要求凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。3術(shù)語和計量單位3.1術(shù)語3.1.1液體流量測量系統(tǒng)liquidflowmeasurementsystem安裝于管道內(nèi)部或外部，能夠連續(xù)測量通過液體的瞬時或累積流量，并以某種方式輸出流量信號的系統(tǒng)。包括速度式、容積式、差壓式等流量計及測量系統(tǒng)。3.1.2標準表standardmeter基于時差法原理，用于校準測量系統(tǒng)的外夾便攜式超聲流量計。3.1.3在線校準onlinecalibration工況條件下測量系統(tǒng)所指示的量值與對應的由標準表所復現(xiàn)的量值之間關系的一組操作。3.1.4標準管段standardpipeline與測量系統(tǒng)相連接的、適合標準表安裝的、尺寸穩(wěn)定的一段管道。3.1.5最短測量時間minimummeasurementtime規(guī)定完成一次測量操作所用時間的最小值。3.1.6最少采樣次數(shù)minimumsamplingtimes規(guī)定在一次測量操作中應讀取數(shù)據(jù)次數(shù)的最小值。3.1.7流量計特征系數(shù)metercharacteristiccoefficient可通過修改其數(shù)值而改變測量系統(tǒng)中流量計計量性能的參數(shù)。注：1.由于各廠家生產(chǎn)流量計工藝不同或名稱不同，該參數(shù)可能為傳感器系數(shù)、轉(zhuǎn)換器系數(shù)、修正系數(shù)或其他系數(shù)。2.該系數(shù)可能由一個或一組構(gòu)成。3.2計量單位累積流量：m3、L；瞬時流量：m3/h、L/min。4概述測量系統(tǒng)通常由一次裝置和二次裝置組成。一次裝置用于產(chǎn)生流量信號，包括測量管道和流量傳感器，傳感器可安裝于管道內(nèi)部或外部；二次裝置接受來自一次裝置的信號，并顯示、記錄、轉(zhuǎn)換和（或）傳送該信號以得到流量值。二次裝置可以電流、頻率/脈沖或標準接口的形式輸出與流量成函數(shù)關系的電信號，再配接計算機，組成以計算機為顯示、記錄的二次裝置。測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖見圖1。圖1測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖5計量特性5.1準確度等級測量系統(tǒng)在使用范圍內(nèi)的準確度等級，最大允許誤差應符合表1的規(guī)定，如果作單項結(jié)果判斷時必須考慮校準結(jié)果的測量不確定度（k=2）。測量系統(tǒng)的誤差表示使用相對示值誤差。表1準確度等級和最大允許誤差準確度等級1.01.52.02.545最大允許誤差（%）±1.0±1.5±2.0±2.5±4.0±5.0注：現(xiàn)場校準此項要求不作為結(jié)果判定5.2重復性測量系統(tǒng)的重復性一般不超過最大允許誤差絕對值的1/2。注：現(xiàn)場校準此項要求不作為結(jié)果判定，但應為測量不確定度的重要分量考慮。6校準條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境條件一般應滿足：環(huán)境溫度：（5～35）℃；相對濕度：≤85%；大氣壓力：（86～106）kPa。6.1.2交流電源電壓應為（220±22）V，電源頻率應為（50±2.5）Hz。也可根據(jù)測量系統(tǒng)的要求使用合適的交流或直流電源（如24V直流電源）。6.1.3外界磁場應對標準表及測量系統(tǒng)無影響。6.1.4管道的機械振動和噪聲應對標準表及測量系統(tǒng)無影響。6.2測量標準及其它設備6.2.1測量標準測量標準為標準表，準確度等級不大于0.5級，重復性不大于最大允許誤差絕對值的1/5，其校準結(jié)果的不確定度（k=2）應優(yōu)于被校測量系統(tǒng)最大允許誤差絕對值的1/2。標準表應有有效的檢定或校準證書，且溯源證書（流量范圍、適用口徑范圍）能夠覆蓋被校測量系統(tǒng)要求。標準表應有對介質(zhì)溫度、管道材料、管道直徑、換能器安裝方式等參數(shù)的設置和選擇功能，并應有流速及測量信號強度顯示功能。如需對測量系統(tǒng)中的流量積算儀、差壓變送器等二次裝置進行單獨校準，測量標準應分別符合JJG1003《流量積算儀》、JJG882《壓力變送器》等技術(shù)要求。6.2.2其它設備其它設備見表2。表2其它設備儀器名稱測量范圍分度值準確度等級/最大允許誤差用途普通鋼直尺（0～300）mm1mm±0.1mm測量換能器安裝距離（0～1000）mm1mm±0.2mm卷尺（0～10）m1mm1級或I級測量管道周長超聲波測厚儀（0.5～10）mm0.01mm10mm內(nèi)：±0.05mm測量標準管段壁厚（10～50）mm>10mm：±（0.01+標準厚度塊的標稱值/200）mm秒表（0～24）h0.01s±0.10s/h流量計時表面溫度計（0～150）℃0.1℃±1.0℃測量介質(zhì)溫度7校準項目和校準方法7.1校準項目示值誤差校準及重復性7.2校準方法校準前的準備標準表開機預熱，按說明書指定的方法檢查標準表參數(shù)的設置。標準表及輔助設備的安裝方法詳見附錄A。7.2.2外觀檢查7.2.2.1測量系統(tǒng)應有銘牌。銘牌上應注明：產(chǎn)品及制造廠名稱，產(chǎn)品名稱及型號，出廠編號，標稱直徑或其適用管徑范圍，流量（或流速）范圍，準確度等級。7.2.2.2帶有數(shù)字顯示的測量系統(tǒng)，其顯示的數(shù)字應醒目、整齊，表示功能的文字符號和標志應清晰端正。7.2.3測量系統(tǒng)工作狀態(tài)及管段情況檢查7.2.3.1根據(jù)現(xiàn)場工況條件，確定測量系統(tǒng)是否處于正常工作狀態(tài)。7.2.3.2查明并確認管段內(nèi)襯厚度和材料類型。7.2.3.3工作介質(zhì)應是充滿封閉管道中的單相液體。7.2.3.4校準時管道內(nèi)工作介質(zhì)的實際流速應大于0.3m/s。7.2.4示值誤差7.2.4.1測量點的選取a）若現(xiàn)場流量可調(diào)，選取3個測量點，每個流量點至少測量3次：、、工況最小流量（m3/h或L/min）；工況常用流量（m3/h或L/min）；工況最大流量（m3/h或L/min）；b）若現(xiàn)場流量不可調(diào)，測量點可選實際流量點。7.2.4.2校準程序a）待液體介質(zhì)流量、溫度和壓力相對穩(wěn)定時，方可進行校準。b）若采用累積流量進行校準時，應同時對標準表及測量系統(tǒng)顯示的起始值和終止值進行記錄；若采用瞬時流量進行校準時，應同步對起始、終止及校準期間的標準表顯示值及測量系統(tǒng)顯示值進行記錄。c）分別計算標準表和測量系統(tǒng)記錄的累積流量值或瞬時流量值。注：當只有瞬時流量顯示或累積流量分辨力較低時，使用瞬時流量測量法進行校準；其余優(yōu)先選用累積流量法進行校準。7.2.4.3示值誤差校準a）根據(jù)7.2.4.1a）、b）中的方法選取測量點。b）每次校準時，同時讀取并記錄測量系統(tǒng)和標準表的示值。若讀取的數(shù)值為瞬時流量，則至少讀取10個數(shù)值為1組，讀數(shù)間隔不小于5s，取其平均值為該流量點的單次流量示值；瞬時流量標準值為標準表在校準時間范圍內(nèi)所讀取全部數(shù)據(jù)的平均值。采用累積流量校準時，應同步采集測量系統(tǒng)和標準表的起始值、終止值，累積值應保證不小于累積值分辨力的1000倍且不小于校準流量點下20分鐘的累積值。c）測量系統(tǒng)各測量點校準的相對示值誤差為：（1）（2）式中：第校準點第次校準時測量系統(tǒng)的相對示值誤差，%；第校準點第次校準時測量系統(tǒng)顯示的累積流量值，m3或L；第校準點第次校準時標準表的累積流量值，m3或L；第校準點第次校準時測量系統(tǒng)顯示的瞬時流量值，可為一次試驗過程中10次讀取的瞬時流量值的平均值。m3/h或L/min；第校準點第次校準時標準表的瞬時流量值，可為一次試驗過程中多次讀取的瞬時流量值的平均值，m3/h或L/min。d）每個流量點的校準次數(shù)應不少于3次，各校準流量點的相對示值誤差按下式計算：（3）式中：測量系統(tǒng)第校準點的相對示值誤差，%；第校準點校準次數(shù)。e）測量系統(tǒng)的相對示值誤差為測量系統(tǒng)各流量點的相對示值誤差的最大值。7.2.5測量系統(tǒng)重復性計算當每個流量點重復校準次時，測量系統(tǒng)重復性按公式（4）計算：（4）式中：流量計第校準點的重復性，%。7.2.6流量計特征系數(shù)調(diào)整如需對測量系統(tǒng)中的流量計特征系數(shù)進行調(diào)整，應分別將原系數(shù)和新系數(shù)在校準證書中注明。新的流量計特征系數(shù)計算公式按下式計算：（5）式中：第次測量點的新流量計特征系數(shù)；第次測量點的原流量計特征系數(shù)；第校準點第次校準時測量系統(tǒng)顯示的累積流量值，m3或L；第校準點第次校準時標準表的累積流量值，m3或L；8校準結(jié)果表達經(jīng)校準的測量系統(tǒng)出具校準證書，校準證書內(nèi)頁格式見附錄C。校準證書除內(nèi)頁信息外，應至少包括以下信息：a）標題“校準證書”、證書的編號；b）實驗室名稱和地址；c）進行現(xiàn)場校準的詳細地點；d）客戶的名稱和地址；e）被校測量系統(tǒng)的描述和明確標識；f）校準日期、證書批準日期、第x頁共x頁；g）校準所依據(jù)的校準規(guī)范名稱及代號；h）本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；i）校準結(jié)果及不確定度的說明j）校準環(huán)境的描述k）對校準規(guī)范的偏離的說明；l）校準證書簽發(fā)人的簽名；m）校準結(jié)果僅對被校對象有效的聲明；n）未經(jīng)實驗室書面批準，不得部分復印證書的聲明。9復校時間間隔測量系統(tǒng)復校時間間隔建議不超過1年。由于復校時間間隔的長短是由測量系統(tǒng)的使用狀況及其性能等諸多因素決定，使用單位可根據(jù)測量系統(tǒng)實際工況合理決定復校時間間隔。附錄A標準表的安裝及管道參數(shù)測量方法A.1標準表安裝位置的確定A.1.1在確定標準表安裝位置前，應充分了解測量系統(tǒng)的特點，包括工況下的常用流量范圍、管道內(nèi)介質(zhì)的特性、流體流動方向、標準管段長度、測量井的位置等。A.1.2標準表的安裝位置必須避開有強烈機械振動影響的位置，特別是要避開可能引起標準表信號處理單元、超聲換能器、標準管段等部件發(fā)生共振的環(huán)境，并盡量避免接近噪聲源。A.1.3標準表可以安裝在測量系統(tǒng)的上游或下游的標準管段處。如測量系統(tǒng)的一次裝置內(nèi)有阻流件時，推薦標準表安裝在測量系統(tǒng)的上游。A.1.4標準表的安裝位置首先選擇在工況條件下為充滿液體的標準管段，盡量選擇管段的相對低點。示意如圖A.1圖A.1標準表安裝示意圖A.1.5直管段要求A.1.5.1當標準表為單聲道超聲流量計，在不安裝流動調(diào)整器的情況下，其上、下游直管段長度應滿足表A.1的要求。表A.1單聲道標準表的上、下游直管段長度阻流件形式單個90o彎頭或三通同一平面內(nèi)的兩個或多個90o彎頭不同平面內(nèi)的兩個或多個90o彎頭漸縮管（在1.5D～3D的長度內(nèi)由2D變?yōu)镈）上游直管段長度36D42D70D22D表A.1（續(xù)）下游直管段長度8D阻流件形式漸擴管（在1D～2D的長度內(nèi)由0.5D變?yōu)镈）全開球閥全開全孔球閥或閘閥其他形式上游直管段長度38D36D24D145D下游直管段長度8DA.1.5.2當標準表是多聲道超聲流量計，上游直管段長度應不小于10D，下游不小于5D。當上游有泵、閥門等阻力件時，直管段長度至少應有（30～50）D。A.1.5.3安裝管道無法滿足直管段要求或測量系統(tǒng)上游安裝有T型彎頭、閥門或泵等對液體狀態(tài)有較大影響的阻力件時，可以在測量系統(tǒng)上游安裝流動調(diào)整器。測量系統(tǒng)上、下游直管段長度和流動調(diào)整器的安裝應符合測量系統(tǒng)制造廠的要求。校準時應與測量系統(tǒng)配套使用。A.1.6如果標準表的安裝使用條件不能滿足A.1.5，其使用時的不確定度應在實驗室檢定或校準結(jié)果的基礎上再增加不小于0.3%的附加安裝不確定度，內(nèi)容詳見表A.2。表A.2現(xiàn)場流動條件對標準表引入的不確定度參考值距擾流件距離單測量平面聲道數(shù)測量平面數(shù)單平面雙平面L≤1D≤38%5%3＜ｎ≤55%3%5＜ｎ≤73%2%≥82%1.5%1D＜L≤3D≤35%3%3＜ｎ≤53%2%5＜ｎ≤72%1.5%≥81.5%1%3D＜L≤6D≤33.5%2%3＜ｎ≤52.5%1.5%表A.2（續(xù)）5＜ｎ≤72%1%距擾流件距離單測量平面聲道數(shù)測量平面數(shù)單平面雙平面3D＜L≤6D≥81.2%0.7%6D＜L＜10D≤32%1.5%3＜ｎ≤51.5%1%5＜ｎ≤71%0.8%≥80.7%0.5%10D＜L＜20D≤31.5%1%3＜ｎ≤51%0.8%5＜ｎ≤70.8%0.5%≥80.5%0.3%說明：以上參考值是基于擾流件為單彎頭，位于流量計上游，流速范圍（1~7）m/s，光滑管道。標準表安裝位置的最低要求應滿足圖A.2。（2）（3）（4）圖A.2在不同阻流件情況下標準表安裝最低要求示意圖A.1.7用于校準的所有電氣設備應可靠接地。A.2標準管段內(nèi)徑的測量方法A.2.1標準管段的外徑測量在已確定的安裝地點及安裝位置處，將管道表面處理干凈，均勻選擇4個點L（L1、L2、L3、L4）。每個點用卷尺測量管道周長并計算管道外徑，在測量過程中應保持卷尺與被測管道表面均勻接觸。各點直徑測量誤差小于0.2%時，則各點直徑的平均值為系統(tǒng)管道的外徑，直徑計算時應精確到0.1mm。如果各L點直徑誤差超過0.2%時，則應重新測量管道外徑。示意如圖A.3圖A.3外徑測量示意圖A.2.2標準管段的壁厚測量A.2.2.1對選擇的各點L（L1、L2）用超聲波測厚儀進行壁厚測量，每個點沿圓周均勻選擇4個點P（P1、P2、P3、P4，間隔90°），各P點的平均值為該圓周L點的管道壁厚值。示意如圖A.4圖A.4管道壁厚測量示意圖A.2.2.2P1、P2、P3、P4各點的管道壁厚誤差≤0.3mm時，則各L點管道壁厚平均值為管道壁厚值；如果各L點的管道壁厚誤差＞0.3mm時，則重新測量管道壁厚。A.2.2.3如管道有外漆層，應考慮0.2mm～0.3mm的厚度。A.2.3標準管段內(nèi)徑的計算 標準管段內(nèi)徑=外徑的平均值-2×（壁厚平均值+外漆層厚度）A.2.4標準管段內(nèi)溫度參數(shù)的測量用表面溫度計緊貼在標準管段外側(cè)，待溫度示值穩(wěn)定后，記錄溫度值。A.2.5標準表安裝A.2.5.1安裝距離的計算輸入標準管段內(nèi)徑、管道材質(zhì)、介質(zhì)溫度、安裝方法等參數(shù)，使標準表處于正常工作狀態(tài)，得到標準表換能器安裝距離值。A.2.5.2換能器安裝（1）當液體流動的方向平行于管道軸線流動時，通?？捎猛高^法（Z法）安裝標準表；當液體流動方向與管軸不平，存在半徑方向的速度成分時，應用反射法（V法）或交叉法（X法）安裝。應該優(yōu)先采用V法安裝。（2）標準表采用V法安裝時，如發(fā)射信號較弱，可采用Z法；直管段內(nèi)徑較小時，推薦使用W法計算安裝距離，并確定安裝距離。如圖A.5。圖A.5換能器安裝示意圖A.2.5.3換能器的安裝應避開標準管段的焊縫位置。A.2.5.4對于V法安裝，應保證發(fā)射換能器與接收換能器在管道的同一半圓基面上，兩換能器的之間距離為標準表給出的安裝距離值。如圖A.6。側(cè)視圖剖面圖俯視圖圖A.6換能器V法安裝示意圖A.2.5.5對于Z法安裝，應保證發(fā)射換能器與接收換能器在管道的半圓平分線上。首先，在管道外壁找出相應的兩條半圓基線。對垂直管道用鉛垂線定半圓基線，對水平管道需用水平儀找出第一條半圓基線，然后用厚約0.5mm，寬度稍長于軸間距離的尼龍薄膜（軸間距離為標準表換能器之間安裝距離值。），以第一條基線為準，緊包管壁并裁下，膜的邊長為πD（D為管外徑）。并對折（在πD／2處）裁開，再以第一條基線為準緊包半個管壁，即可找出第二條半圓基線，此時管道的半圓平分線已確定，可用畫筆在管壁外標明。發(fā)射、接收換能器取正確的配合方向，借助于耦合劑（通常為硅脂黃油、耐溫黃油或水玻璃等），分別固定在兩條直線上，并用管箍固定。如圖A.7側(cè)視圖剖面圖俯視圖圖A.7換能器Z法安裝示意圖A.2.6標準表測量有效值的選取應選取最強的反射信號點作為最終安裝位置。標準表的顯示值應相對穩(wěn)定。

附錄B

流量測量系統(tǒng)在線校準記錄格式（推薦性）第x頁共x頁記錄編號：用戶名稱：地址：流量計名稱：規(guī)格型號：標稱流量范圍：準確度等級或不確定度生產(chǎn)廠家：安裝地點：出廠編號：分度值：環(huán)境溫度℃濕度：%RH校準介質(zhì)：介質(zhì)溫度：管道材質(zhì)：校準日期：校準依據(jù)：標準表安裝方式：流量計特征系數(shù)：原系數(shù)現(xiàn)系數(shù)1校準所使用的標準器：標準器名稱編號測量范圍準確度等級/不確定度/最大允許誤差溯源單位及溯源證書有效期2管內(nèi)徑（mm）管段周長L1L2L3L4管段周長平均值管段壁厚（L1處）P1P2P3P4管段壁厚平均值管段壁厚（L2處）P5P6P7P8管段外徑管段壁厚內(nèi)管段徑3測量系統(tǒng)的示值誤差及重復性（瞬時流量法）測量系統(tǒng)現(xiàn)場校準范圍：直接校準調(diào)試后校準序號標準值（m3/h）測量值（m3/h）標準值（m3/h）測量值（m3/h）標準值（m3/h）測量值（m3/h）12345678910平均值示值誤差（%）重復性（%）測量不確定（%）k=2示值誤差：（%）重復性：（%）校準結(jié)果的測量不確定度：（%）（k=2）校準員：核驗員：校準時間：4測量系統(tǒng)的示值誤差及重復性（累積流量法）測量系統(tǒng)現(xiàn)場校準范圍：直接校準調(diào)試后校準測量點（）次數(shù)標準值（）測量值（）示值誤差（%）示值誤差平均值（%）重復性（%）測量結(jié)果不確定度（%）k=2123123123示值誤差平均值（%）重復性（%）測量結(jié)果不確定（%）k=2流量計特征系數(shù)5備注現(xiàn)場校準時標準表安裝說明或示意草圖（標明或說明前后直管段的情況）：校準員：核驗員：校準時間：

附錄C校準證書（內(nèi)頁）格式（推薦性）流量范圍：校準介質(zhì)：介質(zhì)溫度：管道材質(zhì)：校準結(jié)果管道內(nèi)徑：流量測量校準方式：累積流量法□瞬時流量法□測量點（）示值誤差（%）重復性（%）示值誤差測量擴展不確定度（%）（k=2）3、儀表系數(shù)/修正系數(shù)：（應同時記錄原系數(shù)和修正后新系數(shù)）本次校準結(jié)果為直接（調(diào)整流量計系數(shù)后）校準結(jié)果。備注：

附錄D

流量測量系統(tǒng)校準結(jié)果測量不確定度評定示例（累積流量法）1測量方法依據(jù)本規(guī)范用0.5級的超聲流量計作為標準表，對流量測量系統(tǒng)累積流量進行校準，標準表選擇的測量管道符合安裝要求，直管段前大于30D，后大于10D，無阻流件。介質(zhì)水溫15.2℃，測得管外徑711.00mm，管壁厚：7.92mm，管道材質(zhì)為：碳鋼，確定為滿管流，測量點瞬時流量1200m3/h每次累積流量400m3。2測量模型對于單次測量，測量系統(tǒng)相對值誤差的測量模型為：式中：第點校準時被校準流量計的相對示值誤差，%；第點校準時流量計顯示的累積流量值，m3；第點校準時標準表累積流量值，m3。3合成標準不確定度：由上式可以看出，各分量之間彼此不相關，有公式：得：4標準不確定度來源及評定4.1標準裝置引入的標準不確定度標準裝置為超聲流量計，其流量測量模型為