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现场校准电磁流量计测量污水的结果准确率分析

现场校准电磁流量计测量污水的结果准确率分析1电磁流量计现场校准符合性研究的必要性JJF1094—2002测量仪器性能评定要求,当评定示值误差的不确定度U95与被校验测量仪器的*大允许误差值MPEV符合关系U95≤1/(根3)MPEV时,当评定示值误差的不确定度U95与被校验测量仪器的*大允许误差值MPEV符合关系U95≤1/(根3)MPEV时,可不考虑示值误差评定的测量不确定度的影响,判定是否合格。
怎样评价现场测试的结果呢?它是困扰检测技术人员的一大难题。本文提出的研究其一致性,可以判断测量结果是否在可控制的范围内,校准是否有效。在进行符合性评价时,可以帮助使用者了解校准结果,消除疑虑,也可以有效地分析问题,使使用者更容易对症下药进行纠正。
二流量原理。
2.1电磁流量计
电磁式流量计是利用法拉第电磁感应原理,以导电流体通过外磁场时产生的电动势为依据,测量导电流体流量的一种仪器。容积流速与所产生的电动势成正比,通过对电动势信号的检测,可以得到相应的流量值。
2.2超声流量计
超声流量计的现场校准,一般采用外夹法和差分法进行。两个超声波传感器安装在规定的位置,互相发射超声波信号,使声波在流体中传播,使顺流方向的声波传播速度增大,逆流方向的声波传播速度减小。相同的传播距离有不同的传播时间,根据传播速度差与被测流体流速之间的关系来确定其传播速度,再根据流体截面积来计算体积流量。
三、符合性评价的来源及影响因素。
尽管标准仪表与被检仪表在同一管路内,其介质的物理特性、环境条件和安装位置基本相同,但同一因素对不同流量计的影响却不相同。因此,在相同的条件下,两个精度相似的流量计的测量结果可能有很大的差异,而这些会导致校准结果偏差的因素就是符合性评估的来源。
3.1必须考虑的因素。
3.1.1是否装满管道的影响。
电磁式和超声波式流量计都属于速度型流量计,测量得到的是管路的平均速度,然后根据管路截面积计算出流量值。但是,当管内流体不处于满管状态时,实际流体截面小于满管时的截面,测量结果有较大偏差。因此测量前必须确认流体是否处于满管流动状态,对于不满管的管道,无法进行有效的标定测量。
3.1.2安装地点的作用。
流量计安装位置的下游应设置一定的反压力,以保证流体对管道的充填。普通安装方式有四种:高水平安装,低水平安装,垂直向下安装,垂直向上安装。正如图1所示,在这种情况下,高度高的水平安装和高度低的垂直向下安装非常容易造成流体不满管的情况,只允许垂直向上和低位水平安装。
3.2需附加评价的其他因素。
3.2.1前后管段作用。
流量计保证仪表安装前和安装后有一定长度的直管段,以确保当流体到达被检仪表时,管段流速轴对称分布。在电磁式流量计中,当流体速度分布不均时,各流质点相对于电极的几何位置不同,对电极产生的感应电动势大小不同,测量结果就会出现偏差。
与电磁流量计相比,超声流量计对直管段的要求更为严格,当流体不稳定时,对声波的传播速度和方向有较大的影响。当前、后直管段相同时,两种流量计的测量误差也不同。
3.2.2媒体的作用。
如果污水是含有杂质的介质,就会产生化学、生物、物理污染物的作用。对电磁式流量计来说,有些沉淀物附在电磁式流量计电极表面上,往往会引起零点的变化,因此要确认是否进行周期清洗,不定期清洗的电磁式流量计会有附加误差。
由于废水中的固体颗粒、生物因子、气泡等都会严重阻碍超声信号的传播和接收,从而影响超声流量计的测量精度,从而使测量精度下降。
3.2.3渐扩管和渐缩管作用。
在管子设计不符合电磁流量计口径选择的情况下,常采用渐变管子变径。实验研究表明,角度小于15°、直管段距离大于5D(D为管径)的渐扩管和渐缩管对流体状态影响不大,当角度大于15°、直管段距离小于5D时,测量中应考虑渐扩管和渐缩管的影响。
3.2.4管路状态影响。
管材缺陷通常包括:管材外部生锈或粘附油泥,造成外径测量偏大;管材型式为卷钢,有焊痕凸出,造成外径测量偏大;管材内部生锈层,造成内径实际值偏小,随之而来的流量偏小。电磁式和超声波式流量计的流量计算原理是流体平均速度乘以流体截面积,因此由内径偏差引起的流体截面积误差将对两种流量计产生影响。
超声流量计安装时需测量管子的外径,由于内径=外径-壁厚,只能在打磨处测量管子的壁厚,此时要考虑外径测量的偏差。
3.2.5超声流量计传感器安装距离的影响
根据文献中的测试结果,超声波流量计传感器安装距离的偏差也会造成测量结果的误差。在两个传感器之间的安装距离相对误差为4.7%时,流量相对误差为10.7%;在内径相对误差为-3.3%时,流量相对误差为-5.5%。所以安装距离对超声波流量计有很大的影响。应根据有无传感器安装标尺、现场操作等因素对误差进行评定。
3.2.6其他影响因素。
此外,还有一些因素也会引起测量结果的失准,如:电磁流量计的外场效应、电磁流量计远传线路长度对信号的影响、噪声对超声波流量计声波的影响、流量计与泵的距离过近(小于30D距离)引起的流场不均等。这是现场无法量化的误差源,应尽量避免,排除可能产生的误差。
四是估算。
使用者关注的是在现场环境下流量测量的准确性。因为缺乏专业知识,用户会认为校准结果中的示值误差应代表流量测量时流量计的准确度,常常忽略证书给出的不确定度。除上文所述测量结果的重复性、标准器示值误差所造成的不确定度u1、u2外,还应将引入各种干扰因素的不确定度分量附加到校准结果中,并根据需要将评定的因素,如u3、u4、u5、u6等附加到校准结果中。获得:
第五结论
U95的*终评估是基于现场环境和测量过程,通常为1.0%~4.0%。校准符合性判断在Δ≤MPEV+U95时为不合格,根据《JJF1094—2002测量仪器性能评定》中的定义,在Δ≤Δ≤MPEV+U95时为不合格。也就是说,可通过采取提高测量精度、改善环境条件、增加测量次数、改变测量方法等措施,降低测量不确定度评定。但是,由于标定方法的局限性、标定精度的限制、现场环境的客观存在,一直都存在着不确定度的评定。

如果不能达到U95≤1/3MPEV的程度,并且测量误差基本上不能满足Δ≤MPEV-U95的要求,那么电磁流量计的校准符合性研究结果就只能停留在未通过和未通过之间。鉴于污水用大口径电磁流量计的标定现状,我们认为,标定过程的符合性处于待定区间,使用者可根据标定证书参考使用。现场校准电磁流量计测量污水的结果准确率分析

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