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氣體流量計在線(xiàn)檢測的好處
【摘　要】流量計在實(shí)驗室的檢測結果和現場(chǎng)測量結果往往會(huì )有一些偏差，主要原因是介質(zhì)不同、安裝不同、工況不同造成的。為了避免或減少上述偏差，引入了在線(xiàn)檢測概念。通過(guò)對比幾種現場(chǎng)檢測方法。提出了“標準旁路管道”的方法，并對此氣體流量計在線(xiàn)計量檢測系統的建立展開(kāi)了詳細的介紹。

引言

在線(xiàn)計量檢測是工作計量器具計量檢測的重要發(fā)展方向，氣體流量計的在線(xiàn)計量檢測發(fā)展相對落后。目前氣體流量計一般是從現場(chǎng)拆卸，再安裝到實(shí)驗室進(jìn)行檢定和校準。在多年的實(shí)驗室檢定、校準工作中，我們發(fā)現，流量計的實(shí)驗室檢測數據和現場(chǎng)情況往往會(huì )有一定的偏差。這就促使我們去嘗試在線(xiàn)實(shí)流檢測。在嘗試過(guò)程中，我們發(fā)現諸多問(wèn)題和難點(diǎn)。我們首先要解決的是在線(xiàn)計量檢測的可操作性。只有能夠操作，才能積累實(shí)驗數據進(jìn)行進(jìn)一步的理論驗證。

1實(shí)驗室和現場(chǎng)偏差

我們發(fā)現，流量計的實(shí)驗室檢測數據和現場(chǎng)情況往往會(huì )有一些偏差，主要有以下三個(gè)方面的原因：

1.1介質(zhì)不同

實(shí)驗室使用的介質(zhì)一般是空氣和水。我們發(fā)現流量計在不同介質(zhì)下，得到的測量結果并不能保持一致。各種單一氣體或者混合氣體的物性參數都是不同的，這些不同總會(huì )影響到流量計的測量結果。介質(zhì)的復雜性，我們做不到去量化流量計在測量不同介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的偏差。

1.2安裝不同

流量計的安裝條件對測量結果影響也很大，我們看到每一種氣體流量計的檢定規程上對流量計的安裝都有詳細嚴格的安裝要求。安裝不好的流量計是有計量問(wèn)題的。如果現場(chǎng)安裝有問(wèn)題，流量計在現場(chǎng)由于安裝問(wèn)題產(chǎn)生的計量問(wèn)題不能通過(guò)實(shí)驗室實(shí)驗數據很好的解決。

1.3工況不同

一部分流量計的本身計量特性是根據使用現場(chǎng)通過(guò)氣體物性參數和其他一些現場(chǎng)特定條件設定好的，如氣體熱式質(zhì)量流量計，旋進(jìn)漩渦流量計等。在偏離這些設定條件（如介質(zhì)，溫度，壓力），流量計不能正常計量。實(shí)驗室檢定或校準時(shí)，只能根據生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的數據，把流量計里的工作參數設置到實(shí)驗室工況再進(jìn)行檢測。這種方式檢測結果是并不能很好的評判該流量計在現場(chǎng)的計量性能。所以，最好是讓流量計的檢測條件和現場(chǎng)使用條件完全相同，一般實(shí)驗室是不可能匹配各種不同現場(chǎng)條件的。

1.4偏差修正可行性

想要得到可用于修正的偏差值，要從

2個(gè)方面入手：

a)從理論：確定一些理想狀態(tài)來(lái)進(jìn)行理想模型的換算。

b)從實(shí)驗：再通過(guò)大量的實(shí)驗數據來(lái)驗證，修正。

每個(gè)流量計的使用現場(chǎng)都是復雜的，做不到用理想化的模型來(lái)充分描述。理論換算需要大量的數據模型來(lái)驗證。一般實(shí)驗室不可能得到大量的對比試驗數據，單是流量計在不同介質(zhì)下的實(shí)流檢定和校準，全國就只有極少單位才能做到。而大量的實(shí)流實(shí)驗數據庫就更談不上獲取了。所以我們在不充分條件下得到的偏差修正值風(fēng)險偏高，一些重要計量場(chǎng)合是絕對不能使用的。

2在線(xiàn)實(shí)流檢測

以上氣體流量計的檢測問(wèn)題都不容易通過(guò)實(shí)驗室檢定或校準來(lái)解決。那么，換個(gè)角度，我們把流量計的檢定和校準放到被檢流量計的使用現場(chǎng)，一下就解決了實(shí)驗室里介質(zhì)不同、安裝不同、工況不同的問(wèn)題。

下面我們先來(lái)分析現場(chǎng)檢定和校準可能的方法。氣體流量計的在線(xiàn)檢測一直是個(gè)比較困難的課題。主要難點(diǎn)在標準器接入現場(chǎng)的問(wèn)題，那么我們從標準流量計的接入方式分析難點(diǎn)：

a)外夾式

參照液體流量計在線(xiàn)檢測中采用的外夾式超聲波流量計的方法。但是目前能在普通計量檢定和校準工作中使用的外夾式高精度氣體流量計還沒(méi)有。隨著(zhù)流量技術(shù)的發(fā)展，我們也很期待此類(lèi)標準器的出現，畢竟這個(gè)方法簡(jiǎn)單高效，但是目前這個(gè)方法由于標準流量計的欠缺很難實(shí)現。

b)直接接入管道

標準流量計直接接入被檢流量計所在的同一管段。此種方法單就安裝難度來(lái)說(shuō)大體相當于被檢流量計的安裝難度，但是主要問(wèn)題是在標準器安裝的過(guò)程中會(huì )需要停氣，還需要管道吹掃，防范有毒易燃易爆氣體的危險。一般不容許停氣的管道，過(guò)流危險氣體的管道，很難在線(xiàn)施工去安裝標準器。

c)插入式

在測量管段開(kāi)設預留插孔，檢定或校準時(shí)，把標準插入式流量計插入預留插孔和被檢流量計進(jìn)行同步對比。這種方法目前有的地方已經(jīng)在用，但應用范圍只限于精度不太高，檢測管段可停氣，管內無(wú)有毒有害氣體的地方。目前的難點(diǎn)在于插入式流量計本身的精度和安裝位置的準確度，還有預留插孔使用的安全性。當然這也是一個(gè)方向，不過(guò)我今天重點(diǎn)介紹的是下面一個(gè)方法。

3標準旁路管道系統

根據以上難點(diǎn)，我們想到了一個(gè)辦法，在最初被檢流量計管道安裝設計中加入一個(gè)標準化的旁路管道，管道上預留標準流量計夾持位置。檢定和校準時(shí)，只需要通過(guò)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，讓全部介質(zhì)通過(guò)旁路管道上的標準表，再通過(guò)被檢流量計，就可以進(jìn)行同步對比了。這個(gè)方法只要通過(guò)幾個(gè)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，就解決了標準流量計安裝時(shí)帶來(lái)的管道停供和介質(zhì)泄露問(wèn)題，并且保證的被檢表受檢前后的安裝狀態(tài)一致。更容易發(fā)現安裝不當帶來(lái)的計量問(wèn)題。由于旁路管道是事先根據標準表設計的標準管段，能夠最大限度的保證標準流量計的良好工作條件。

3.1管道建設

在設計預留旁路管道時(shí)，旁路管道上流量計安裝位置前后的直管段AB段必須保證標準流量計要求的直管段。旁路管道出口c處和被檢流量計之間必須保證被檢表要求的直管段。整個(gè)管道安裝盡量保證以后氣體在通過(guò)旁路標準流量計和被檢流量計時(shí)壓力，溫度，流場(chǎng)分布等物性參數一致。因此，制定標準的旁路管道，主要包括管道前后直管長(cháng)度，管道的口徑，安裝法蘭的形式，閥門(mén)的位置，旁路管段與被檢流量計相對位置等。根據這個(gè)標準在所有流量計檢測業(yè)務(wù)覆蓋區域內實(shí)施安裝，可大大提高檢測效率，解決流量計拆裝難的問(wèn)題，避免實(shí)驗室檢測結果和實(shí)流測量值的偏差，得到更為直觀(guān)可靠的實(shí)流檢測結果。

3.2標準器選用

盡量選用與被檢表同一類(lèi)型的標準流量計，其最大允許誤差限控制在被檢流量計最大允許誤差限的1/3以?xún)�。這樣2個(gè)流量計得到的測量值可以直接進(jìn)行比較。標準流量計從具有實(shí)流檢定能力的高級實(shí)驗室溯源。再通過(guò)現場(chǎng)的比對驗證，反復校準調試，以確保檢測精度。

3.3實(shí)驗驗證

我們進(jìn)行多項對比試驗，然后制定這個(gè)旁路管道標準。

實(shí)驗1確認管道的一致性：在一處設定管道上建立初步旁路系統，采用兩臺相同類(lèi)型相同口徑標準表分別安裝在管線(xiàn)中的旁路和被檢表位置，進(jìn)行比較確認后，再交換兩臺流量計位置，再進(jìn)行比較確認。再對兩次對比結果出現的偏差進(jìn)行比較分析，找出原因改良管道系統，再重復試驗直到對比結果滿(mǎn)意，根據這個(gè)改良后的旁路系統設立初步標準。

實(shí)驗2確認不同介質(zhì)管道的一致性：在幾個(gè)通過(guò)介質(zhì)區別較大的不同管線(xiàn)上設立旁路系統，重復實(shí)驗1，驗證這套標準推廣安裝后的可靠性。

實(shí)驗3根據實(shí)驗1、2確立成熟旁路管道標準，制定常用不同口徑的旁路系統標準。

3.4推廣運用

標準旁路管道系統能夠廣泛運用到檢測業(yè)務(wù)區域內的前提是能大面積安裝到流量計使用現場(chǎng)。這么一套經(jīng)過(guò)驗證的，能夠保證標準流量計在現場(chǎng)可靠運行的標準模型，對于安裝契合度的要求大大降低；使用時(shí)，也能很好的保證檢測結果的可靠性。當然，最好是新建供氣網(wǎng)的時(shí)候，標準旁路管道系統直接接入供氣管網(wǎng)的原生設計，即能做到整個(gè)管網(wǎng)所用流量計的在線(xiàn)實(shí)流檢定或校準。在已有的管網(wǎng)中，有的流量計用戶(hù)也是迫切需要在線(xiàn)實(shí)流檢測的，可以后期單獨加入此標準旁路管道系統以滿(mǎn)足用戶(hù)的計量檢測需求。目前我們國家的供氣管網(wǎng)正逐年擴大，標準旁路管道系統越早成熟，就能越多的匹配到更多現場(chǎng)，使氣體流量計檢定和校準不再受實(shí)驗室檢測條件的限制。

4結束語(yǔ)

現場(chǎng)實(shí)流檢測的優(yōu)勢是毋庸置疑的。標準旁路管道系統可以做到實(shí)流在線(xiàn)檢測，并且可操作性強，最終結果可以直接對比，排除或減小眾多影響測量的不確定度分量，得到直觀(guān)可信的結果。相比實(shí)驗室檢測，直接去除了因為介質(zhì)不同產(chǎn)生的不確定度分量，這一分量本身就比較難以評定。檢測中其他許多不確定度分量也被減小或者抵消。同時(shí)一個(gè)區域的大量現場(chǎng)實(shí)流檢測實(shí)驗數據，也可以幫助完善到實(shí)驗室檢測結果理論換算模型，使實(shí)驗室檢測能力提高，并且幫助其他暫時(shí)還不具備實(shí)流在線(xiàn)檢測能力的實(shí)驗室。