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氣體流量計(jì)在線檢測(cè)的好處
【摘　要】流量計(jì)在實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)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，引入了在線檢測(cè)概念。通過(guò)對(duì)比幾種現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。提出了“標(biāo)準(zhǔn)旁路管道”的方法，并對(duì)此氣體流量計(jì)在線計(jì)量檢測(cè)系統(tǒng)的建立展開(kāi)了詳細(xì)的介紹。

引言

在線計(jì)量檢測(cè)是工作計(jì)量器具計(jì)量檢測(cè)的重要發(fā)展方向，氣體流量計(jì)的在線計(jì)量檢測(cè)發(fā)展相對(duì)落后。目前氣體流量計(jì)一般是從現(xiàn)場(chǎng)拆卸，再安裝到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。在多年的實(shí)驗(yàn)室檢定、校準(zhǔn)工作中，我們發(fā)現(xiàn)，流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)情況往往會(huì)有一定的偏差。這就促使我們?nèi)�嘗試在線實(shí)流檢測(cè)。在嘗試過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)諸多問(wèn)題和難點(diǎn)。我們首先要解決的是在線計(jì)量檢測(cè)的可操作性。只有能夠操作，才能積累實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的理論驗(yàn)證。

1實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)偏差

我們發(fā)現(xiàn)，流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)數(shù)據(jù)和現(xiàn)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(yàn)室使用的介質(zhì)一般是空氣和水。我們發(fā)現(xiàn)流量計(jì)在不同介質(zhì)下，得到的測(cè)量結(jié)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(shù)都是不同的，這些不同總會(huì)影響到流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果。介質(zhì)的復(fù)雜性，我們做不到去量化流量計(jì)在測(cè)量不同介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生的偏差。

1.2安裝不同

流量計(jì)的安裝條件對(duì)測(cè)量結(jié)果影響也很大，我們看到每一種氣體流量計(jì)的檢定規(guī)程上對(duì)流量計(jì)的安裝都有詳細(xì)嚴(yán)格的安裝要求。安裝不好的流量計(jì)是有計(jì)量問(wèn)題的。如果現(xiàn)場(chǎng)安裝有問(wèn)題，流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)由于安裝問(wèn)題產(chǎn)生的計(jì)量問(wèn)題不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)很好的解決。

1.3工況不同

一部分流量計(jì)的本身計(jì)量特性是根據(jù)使用現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)氣體物性參數(shù)和其他一些現(xiàn)場(chǎng)特定條件設(shè)定好的，如氣體熱式質(zhì)量流量計(jì)，旋進(jìn)漩渦流量計(jì)等。在偏離這些設(shè)定條件（如介質(zhì)，溫度，壓力），流量計(jì)不能正常計(jì)量。實(shí)驗(yàn)室檢定或校準(zhǔn)時(shí)，只能根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，把流量計(jì)里的工作參數(shù)設(shè)置到實(shí)驗(yàn)室工況再進(jìn)行檢測(cè)。這種方式檢測(cè)結(jié)果是并不能很好的評(píng)判該流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量性能。所以，最好是讓流量計(jì)的檢測(cè)條件和現(xiàn)場(chǎng)使用條件完全相同，一般實(shí)驗(yàn)室是不可能匹配各種不同現(xiàn)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(yàn)：再通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證，修正。

每個(gè)流量計(jì)的使用現(xiàn)場(chǎng)都是復(fù)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(shù)據(jù)模型來(lái)驗(yàn)證。一般實(shí)驗(yàn)室不可能得到大量的對(duì)比試驗(yàn)數(shù)據(jù)，單是流量計(jì)在不同介質(zhì)下的實(shí)流檢定和校準(zhǔn)，全國(guó)就只有極少單位才能做到。而大量的實(shí)流實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫(kù)就更談不上獲取了。所以我們?cè)诓怀浞謼l件下得到的偏差修正值風(fēng)險(xiǎn)偏高，一些重要計(jì)量場(chǎng)合是絕對(duì)不能使用的。

2在線實(shí)流檢測(cè)

以上氣體流量計(jì)的檢測(cè)問(wèn)題都不容易通過(guò)實(shí)驗(yàn)室檢定或校準(zhǔn)來(lái)解決。那么，換個(gè)角度，我們把流量計(jì)的檢定和校準(zhǔn)放到被檢流量計(jì)的使用現(xiàn)場(chǎng)，一下就解決了實(shí)驗(yàn)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(xiàn)場(chǎng)檢定和校準(zhǔn)可能的方法。氣體流量計(jì)的在線檢測(cè)一直是個(gè)比較困難的課題。主要難點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)器接入現(xiàn)場(chǎng)的問(wèn)題，那么我們從標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的接入方式分析難點(diǎn)：

a)外夾式

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

b)直接接入管道

標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)直接接入被檢流量計(jì)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(dāng)于被檢流量計(jì)的安裝難度，但是主要問(wèn)題是在標(biāo)準(zhǔn)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(xiǎn)。一般不容許停氣的管道，過(guò)流危險(xiǎn)氣體的管道，很難在線施工去安裝標(biāo)準(zhǔn)器。

c)插入式

在測(cè)量管段開(kāi)設(shè)預(yù)留插孔，檢定或校準(zhǔn)時(shí)，把標(biāo)準(zhǔn)插入式流量計(jì)插入預(yù)留插孔和被檢流量計(jì)進(jìn)行同步對(duì)比。這種方法目前有的地方已經(jīng)在用，但應(yīng)用范圍只限于精度不太高，檢測(cè)管段可停氣，管內(nèi)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(jì)本身的精度和安裝位置的準(zhǔn)確度，還有預(yù)留插孔使用的安全性。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)

根據(jù)以上難點(diǎn)，我們想到了一個(gè)辦法，在最初被檢流量計(jì)管道安裝設(shè)計(jì)中加入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的旁路管道，管道上預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)夾持位置。檢定和校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)表，再通過(guò)被檢流量計(jì)，就可以進(jìn)行同步對(duì)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(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)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(xiàn)安裝不當(dāng)帶來(lái)的計(jì)量問(wèn)題。由于旁路管道是事先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)管段，能夠最大限度的保證標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的良好工作條件。

3.1管道建設(shè)

在設(shè)計(jì)預(yù)留旁路管道時(shí)，旁路管道上流量計(jì)安裝位置前后的直管段AB段必須保證標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)要求的直管段。旁路管道出口c處和被檢流量計(jì)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(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和被檢流量計(jì)時(shí)壓力，溫度，流場(chǎng)分布等物性參數(shù)一致。因此，制定標(biāo)準(zhǔn)的旁路管道，主要包括管道前后直管長(zhǎng)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(jì)相對(duì)位置等。根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在所有流量計(jì)檢測(cè)業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域內(nèi)實(shí)施安裝，可大大提高檢測(cè)效率，解決流量計(jì)拆裝難的問(wèn)題，避免實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果和實(shí)流測(cè)量值的偏差，得到更為直觀可靠的實(shí)流檢測(cè)結(jié)果。

3.2標(biāo)準(zhǔn)器選用

盡量選用與被檢表同一類型的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，其最大允許誤差限控制在被檢流量計(jì)最大允許誤差限的1/3以內(nèi)。這樣2個(gè)流量計(jì)得到的測(cè)量值可以直接進(jìn)行比較。標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)從具有實(shí)流檢定能力的高級(jí)實(shí)驗(yàn)室溯源。再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的比對(duì)驗(yàn)證，反復(fù)校準(zhǔn)調(diào)試，以確保檢測(cè)精度。

3.3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

我們進(jìn)行多項(xiàng)對(duì)比試驗(yàn)，然后制定這個(gè)旁路管道標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)1確認(rèn)管道的一致性：在一處設(shè)定管道上建立初步旁路系統(tǒng)，采用兩臺(tái)相同類型相同口徑標(biāo)準(zhǔn)表分別安裝在管線中的旁路和被檢表位置，進(jìn)行比較確認(rèn)后，再交換兩臺(tái)流量計(jì)位置，再進(jìn)行比較確認(rèn)。再對(duì)兩次對(duì)比結(jié)果出現(xiàn)的偏差進(jìn)行比較分析，找出原因改良管道系統(tǒng)，再重復(fù)試驗(yàn)直到對(duì)比結(jié)果滿意，根據(jù)這個(gè)改良后的旁路系統(tǒng)設(shè)立初步標(biāo)準(zhǔn)。

實(shí)驗(yàn)2確認(rèn)不同介質(zhì)管道的一致性：在幾個(gè)通過(guò)介質(zhì)區(qū)別較大的不同管線上設(shè)立旁路系統(tǒng)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)1，驗(yàn)證這套標(biāo)準(zhǔn)推廣安裝后的可靠性。

實(shí)驗(yàn)3根據(jù)實(shí)驗(yàn)1、2確立成熟旁路管道標(biāo)準(zhǔn)，制定常用不同口徑的旁路系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

3.4推廣運(yùn)用

標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)能夠廣泛運(yùn)用到檢測(cè)業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)的前提是能大面積安裝到流量計(jì)使用現(xiàn)場(chǎng)。這么一套經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的，能夠保證標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)可靠運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)模型，對(duì)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(cè)結(jié)果的可靠性。當(dāng)然，最好是新建供氣網(wǎng)的時(shí)候，標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)直接接入供氣管網(wǎng)的原生設(shè)計(jì)，即能做到整個(gè)管網(wǎng)所用流量計(jì)的在線實(shí)流檢定或校準(zhǔn)。在已有的管網(wǎng)中，有的流量計(jì)用戶也是迫切需要在線實(shí)流檢測(cè)的，可以后期單獨(dú)加入此標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)以滿足用戶的計(jì)量檢測(cè)需求。目前我們國(guó)家的供氣管網(wǎng)正逐年擴(kuò)大，標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)越早成熟，就能越多的匹配到更多現(xiàn)場(chǎng)，使氣體流量計(jì)檢定和校準(zhǔn)不再受實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)條件的限制。

4結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)實(shí)流檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)是毋庸置疑的。標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)可以做到實(shí)流在線檢測(cè)，并且可操作性強(qiáng)，最終結(jié)果可以直接對(duì)比，排除或減小眾多影響測(cè)量的不確定度分量，得到直觀可信的結(jié)果。相比實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，直接去除了因?yàn)榻橘|(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(píng)定。檢測(cè)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(qū)域的大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)流檢測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，也可以幫助完善到實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)結(jié)果理論換算模型，使實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)能力提高，并且?guī)椭�其他暫時(shí)還不具備實(shí)流在線檢測(cè)能力的實(shí)驗(yàn)室。