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摘要:目前電磁流量計(jì)的標(biāo)定大部分是在標(biāo)準(zhǔn)表法裝置或靜態(tài)稱重體積罐)裝置上進(jìn)行的，而靜態(tài)稱重都以換向器法為主。對(duì)于小口徑電磁流量計(jì)，比如4~15mm口徑，由于沒有合適的精度高的標(biāo)準(zhǔn)表而往往采用稱重法裝置標(biāo)定。相對(duì)于動(dòng)態(tài)換向器法裝置，閥門啟停的稱重裝置以下簡稱啟停法裝置)具有設(shè)計(jì)難度低，成本低的優(yōu)勢。但是由于閥門啟停在標(biāo)定狀態(tài)下不是連續(xù)流，因此啟停效應(yīng)對(duì)電磁流量計(jì)的影響有待分析。本文從示值誤差和重復(fù)性兩個(gè)角度對(duì)啟停效應(yīng)對(duì)標(biāo)定結(jié)果的影響進(jìn)行了評(píng)估。
0引言
　　目前標(biāo)定電磁流量計(jì)的主流標(biāo)定裝置有標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，稱重法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置體積罐法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置)。另外還有使用閥門啟停的靜態(tài)稱重法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置簡稱啟停法裝置)。通常而言，啟停法裝置不適合標(biāo)定速度式流量計(jì)的低流速區(qū)”，尤其是中大口徑渦街流量計(jì)。但是對(duì)于微小流量標(biāo)定，由于啟停法裝置設(shè)計(jì)簡單，且成本低，維護(hù)方便，如果能使用得當(dāng)，還是有一定優(yōu)勢。本文旨在研究啟停法裝置用于標(biāo)定微小口徑的電磁流量計(jì)4~15mm)的可行性。
 
1電磁流量計(jì)原理與特性
　　如圖1所示，由法拉第電磁感應(yīng)定律可知，導(dǎo)電液體流過具有磁感應(yīng)強(qiáng)度B的磁場時(shí)，在電極兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢E，這個(gè)電勢與流經(jīng)管道的流體流速成正比四，通過測量這個(gè)電勢就能夠間接測量出體積流量。
E=kBDV(1)
　　式中:E為感應(yīng)電勢;K為特征常數(shù);B為磁感應(yīng)強(qiáng)度;D為流量管內(nèi)直徑;V為測量管內(nèi)電極斷面.軸線方向平均流速。
　　由測量原理可知，電磁流量計(jì)是一種速度式流量計(jì)，速度式流量計(jì)一顯著的特點(diǎn)就是測量性能受流體流場特性影響。通常而言，中高流速區(qū)，線性和重復(fù)性較好，而在低流速區(qū)，線性和重復(fù)性有所下降。因?yàn)樵诘土魉賲^(qū)電極接收到的信號(hào)幅值降低，容易受過程噪聲影響。
 
2閥門啟停
　　閥門啟停法的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的簡單示意圖如圖2所示，循環(huán)水經(jīng)過泵進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)表和被檢表，再經(jīng)過啟停閥門進(jìn)入秤水箱。一個(gè)標(biāo)定過程可以通過控制啟停閥來控制，啟停閥，標(biāo)準(zhǔn)表和被檢.表通過同步信號(hào)同步計(jì)時(shí)。啟停閥必須選用開關(guān)動(dòng)作快的閥門，文本實(shí)驗(yàn)使用的標(biāo)定裝置啟停閥的動(dòng)作時(shí)間小于0.7s。同時(shí)，啟停閥后端到秤的水箱的管路需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以保證每次啟停時(shí)的重復(fù)性達(dá)到要求。
　　一次閥門啟停過程如圖3所示，當(dāng)閥門開啟時(shí)，流量并不能立即恢復(fù)到設(shè)定流量，這需要一個(gè)過程，同理當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，流量也不能立即恢復(fù)到零流量，也需要一個(gè)過程。這個(gè)恢復(fù)過程，對(duì)電磁流量計(jì)的影響有多少，需要評(píng)估。
3實(shí)驗(yàn)研究
　　為了研究裝置閥門啟停對(duì)電磁流量計(jì)標(biāo)定的影響，有必要先確定測試裝置的啟停效應(yīng)。首先使用精度高的質(zhì)量流量計(jì)作為測試表，分別在裝置最大流量和最小流量時(shí)測試了啟停效應(yīng)。該啟停法裝置的擴(kuò)展不確定度為0.03%(k=2),
3.1質(zhì)量流量計(jì)的啟停效應(yīng)
　　按照J(rèn)JG164-2000中描述的方法，一次流量驗(yàn)證過程后，在下一次流量驗(yàn)證過程中啟停閥門10次，如此重復(fù)10次。如此得出的質(zhì)量流量計(jì)與秤的示值誤差如圖4所示。
 
　　在小流量時(shí)，10次閥門換向和單次閥門換向的平均誤差的偏差為0.01%，在大流量時(shí)，約為0.008%。
　　由此可見從示值誤差的角度分析，該測試裝置的啟停效應(yīng)對(duì)質(zhì)量流量計(jì)來說是非常小的，可以忽略不計(jì)。
　　同時(shí)為了電磁流量計(jì)在該裝置上的啟停效應(yīng)，選用了一臺(tái)重復(fù)性和正確定都較好的電磁流量計(jì)，按照J(rèn)IG164-2000做了啟停效應(yīng)的不確定度評(píng)估，評(píng)估結(jié)果如表1所示。使用電磁流量計(jì)得出的合成不確定度為0.069%要比質(zhì)量流量計(jì)得出的合成不確定度要高許多。而這高不確定度主要由低流速時(shí)貢獻(xiàn)的。由此可知，啟停過程對(duì)電磁流量計(jì)有一定的影響，但是對(duì)示值誤差和重復(fù)性究競影響多大，本文3.2章節(jié)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。
3.2電磁流量計(jì)的啟停法標(biāo)定分析
　　本文選擇了2臺(tái)4mm、2臺(tái)8mm和1臺(tái)15mm口徑的精度高電磁流量計(jì)，在0.03%擴(kuò)展不確定度的啟停法裝置上進(jìn)行試驗(yàn)，該裝置是具有標(biāo)準(zhǔn)表和啟停稱重法的混合型流量標(biāo)定裝置，裝置上的標(biāo)準(zhǔn)表為高準(zhǔn)Elite系列CMFS010，CMFS015和CMF025各一臺(tái)，三臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)表的正確率都優(yōu)于0.03%。
 
　　將5臺(tái)電磁流量計(jì)分別使用閥門啟停法和標(biāo)準(zhǔn)表法在0.3、1和3m/s的流速下分別進(jìn)行了測試，每個(gè)流速點(diǎn)分別重復(fù)了6次。表2顯示了5臺(tái)表的在各種測試方法下的示值誤差和重復(fù)性。
 
　　由表2轉(zhuǎn)換出如圖6和圖7所示的示值誤差偏差和重復(fù)性偏差圖。由圖6可見，啟停效應(yīng)確實(shí)對(duì)電磁流量計(jì)的示值誤差產(chǎn)生了一定的影響，但示值誤差偏差都在0.1%之內(nèi)。而對(duì)于重復(fù)性，標(biāo)準(zhǔn)表法和啟停法沒有明顯的區(qū)別。這個(gè)測試結(jié)果與表1中使用電磁流量計(jì)測得的啟停效應(yīng)不確定度是比較接近的。圖7是電磁流量計(jì)在啟停時(shí)跟隨質(zhì)量流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表瞬時(shí)流量變化的一個(gè)實(shí)時(shí)圖，說明選用的電磁流量計(jì)能夠很好地跟隨標(biāo)準(zhǔn)表的流量變化。
 
4結(jié)束語
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，閥門啟停效應(yīng)對(duì)小口徑電磁.流量計(jì)在示值誤差上的體現(xiàn)比較接近使用電磁流量計(jì)的啟停效應(yīng)不確定度評(píng)估。因此，如果通過上位機(jī)軟件修正啟停效應(yīng)，同時(shí)保證在低流量時(shí)的最小稱重，閥門啟停法裝置是可以用于標(biāo)定小口徑電磁流量計(jì)的，這為設(shè)計(jì)專用的小口徑流量標(biāo)準(zhǔn)裝置提供了新思路。
　　另外，某些工業(yè)現(xiàn)場在做小口徑電磁流量計(jì)在線故障診斷的時(shí)候，一個(gè)比較簡單的方法是使用閥門啟停來控制流體流入一容器，再將容器稱重，這樣可以粗略判斷流量計(jì)的正確率，這時(shí)啟停效應(yīng)的影響完全可以不計(jì)，這也為現(xiàn)場故障診斷提供了依據(jù)。

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