由于電磁流量計必須是在線連續(xù)使用，幾乎不可能拆除再運輸?shù)絿矣嬃繖z測中心進行檢定。因此，對于現(xiàn)場使用的大口徑電磁流量計的精度驗證是很有必要的。電磁流量計的精度驗證對于電磁流量計的管理，保證其精確度和可靠性，積累原始的比對數(shù)據(jù)，做日后的驗證和核對也是非常有用的。電磁流量計的精度驗證可利用清水池容積和電磁流量計校驗設(shè)備。

對電磁流量計精度進行全面驗證，以確定電磁流量計在水廠應用過程中的精度，確保計量數(shù)據(jù)真實可信或是否更換電磁流量計。

1.采用目測法和儀表法，用GS8檢查傳感器的勵磁線圈阻值、信號線之間的絕緣電阻、接地電阻等項目是否符合出廠前的標準，電磁流量計轉(zhuǎn)換器零點、輸出電流等是否滿足精度要求。具體檢測方法為：

(1)測量勵磁線圈阻值判斷勵磁線圈是否有匝間短路現(xiàn)象(測線號“7”與“8”之間的電阻值)，電阻值應在30歐~170歐之間。若電阻與出廠記錄相同，則認為線圈良好，進而間接評估電磁流量計傳感器的磁場強度未發(fā)生變化。

(2)測量勵磁線圈對地(測線號“1”和“7”或“8”)絕緣電阻來判斷傳感器是否受潮，電阻值應大于20兆歐。

(3)測量電極與液體接觸電阻值(測線號“1”和“2”及“1”和“3”)，間接評估電極、襯里層表面大體狀況。如電極表面和襯里層是否附著沉積層，沉積層是具有導電性還是絕緣性。它們之間的電阻值應在1千歐~1兆歐之間，并且線號“1”和“2”及“1”和“3”的電阻值應大致對稱。

(4)關(guān)閉管路上的閥門，檢查電磁流量計在充滿液體且液體無流動的情況下的整機零點。視情況作適當?shù)恼{(diào)整。

(5)檢查信號電纜、勵磁電纜各芯線的絕緣電阻，檢查屏蔽層是否完好。

(6)使用GS8校驗儀器，測試轉(zhuǎn)換器的輸出電流。當給定零流量時，輸出電流應為：4.00mA；當給定100%流量時，輸出電流應為：20.00mA。輸出電流值的誤差應優(yōu)于1.5%。

(7)測試勵磁電流值(轉(zhuǎn)換器端子“7”和“8”之間)，勵磁電流正負值應在規(guī)定的范圍，大致為137(5%)mA。

評估電磁流量計外部環(huán)境對其的影響，如勵磁線與信號線同一條管道鋪設(shè)、勵磁線與信號線與高壓電纜并行、周圍有大型變壓器或電機等因素對電磁流量計運行精度的影響進行評估，此評估主要使用目測法，觀察運行中的電磁流量計有無突變或波動的狀況大致判斷電磁流量計有無受到電磁波或其他雜散波的干擾或管道中是否存在氣泡。

對電磁流量計本身的驗證所需要儀器和工具：GS8一臺，4-1/2萬用表一臺，500V兆歐表一臺，指針式萬用表一臺及常用工具。

2.清水池容積法驗證：

水廠出廠水電磁流量計計量精度的驗證采用清水池容積法，是供水企業(yè)經(jīng)常采用的方法之一。

在測量清水池的幾何尺寸精確，減少各操作誤差的條件下，可獲得較高的比對參考作用。清水池容積法原理為：利用高精度鋼尺測量清水池和吸水井實際的空間平面尺寸，精確計算出清水池和吸水井的實際平面面積。首先將清水池水位調(diào)至較高的水位，關(guān)閉所有出水閥門。

待清水池水位穩(wěn)定后，利用清水池液位變送器并用高精度鋼尺人工精確測量清水池和吸水井的水位。為修正由于清水池等閥門漏失引起的誤差，間隔一定時間后再次測量清水池和吸水井水位，并計算出單位時間的漏水量以便修正出水計量，減少誤差。記錄待驗證的電磁流量計累計流量，人工測量清水池、吸水井液位的目的就是驗證液位變送器的準確性。然后開啟水泵，開啟出水閥門，經(jīng)過一定時間后，關(guān)閉出水閥停止送水泵。

待清水池水位穩(wěn)定，再次利用清水池液位變送器并用高精度鋼尺人工精確測量清水池和吸水井的水位，再次記錄清水池和吸水井的水位，記錄待驗證的電磁流量計累計流量。最后計算出清水池和吸水井的水位高度差⊿h，從而計算出清水池和吸水井實際的水量，實際水量等于高度差⊿h乘以平面面積及修正后的水量。

再計算出待驗證的電磁流量計的水量，用清水池實際水量減去電磁流量計累積量，得到它們之間誤差，從而驗證出廠水電磁流量計的計量系統(tǒng)精度。利用清水池容積法對出廠水出廠水電磁流量計計量精度驗證需在清水池狀態(tài)完全靜態(tài)的情況進行，從而取得的數(shù)據(jù)較為準確。計算公式如下：

E=(Q標—Q儀)/Q標×100%

式中：E為兩者之間的誤差值；
Q標為清水池下降高度差計算出的容積；
Q儀為驗證期間流量計累積的流量值。

冶金企業(yè)是連續(xù)綜合作業(yè)，不但是耗能大戶也是耗淡水大戶。水是一種地球上的一種特殊資源，特別是淡水更是頻臨稀缺資源，地下水的噸水成本逐年大幅提高。節(jié)約用水已經(jīng)不僅僅是一個企業(yè)經(jīng)濟問題，更重要的是一個關(guān)乎企業(yè)持續(xù)發(fā)展與社會民生和諧發(fā)展的重大社會問題。

計量是企業(yè)節(jié)約用水績效的測量技術(shù)支撐，計量對企業(yè)合理控制用水有著不可替代的顯示作用和指導作用。測量技術(shù)的支撐對實現(xiàn)企業(yè)信息化管理起著基礎(chǔ)作用。

企業(yè)中的水計量，原來大多采用機械式水表，它存在著如下缺陷：⑴精度低，正負偏差大；⑵易損壞；⑶校驗或校準不便捷；⑷接表管道縮徑造成水壓力損失；⑸不能顯示實時流量；⑹特別是計量數(shù)據(jù)無法通過網(wǎng)絡進行遠程傳送，不能適應企業(yè)信息化需求。技術(shù)人員經(jīng)過對工業(yè)液體流量儀表的資料審閱和實物對比，結(jié)合企業(yè)信息化建設(shè)需求，大多轉(zhuǎn)而采用超聲波流量計進行水計量。據(jù)了解，萊鋼、濟鋼等大型冶金企業(yè)集團計量處對總公司與煉鐵廠、煉鋼廠、各軋鋼廠、動力廠之間的水計量已逐步采用超聲波流量計，并嘗試用便攜式進行比對。

一、超聲波流量計的測量原理

超聲波流量計是一種非接觸式流量計。工作原理是：超聲波在流體中傳播時其傳播速度要受到流體流速的影響，通過測量超聲波在流體中傳播速度可以檢測出流體的流速而換算出流量來。

以使用廣泛的時差法超聲波流量計為例，當超聲波在流體中傳播時順流方向超聲波的傳播速度會增大、逆流方向則減小，即同一傳播距離就有不同的傳播時間，再利用傳播速度之差與被測流體流速之關(guān)系求取流速而換算出流量。即當超聲波束在管道內(nèi)水介質(zhì)流動方向上的“上游傳感器”與“下流傳感器”之間傳播時，水的流動會使超聲波束的傳播時間相對于靜態(tài)傳播產(chǎn)生一個微小變化，并且這個傳播時間的變化與水的流速成正比，這就是時差式超聲波流量計的測量原理。

其關(guān)系的理論表達式如下式：V＝MD/sin2θ×△T/TupTdown

其中，M—為超聲波束在水中的直線傳播次數(shù)

θ—為超聲波束與水流動方向的夾角

Tup—為超聲波束在正方向上的傳播時間（由上游傳感器到下游傳感器間的傳播時間）

Tdown—為超聲波束在逆方向上的傳播時間（由下游傳感器到上游傳感器間的傳播時間）

△T＝Tup－Tdown

二、超聲波流量計的特點

超聲波流量計基于微處理技術(shù)，大多采用集成電路及低電壓寬脈沖發(fā)射技術(shù)而設(shè)計的。在測量技術(shù)上，為取得更高的分辨率和更大的測量范圍，多使用0.1ns超高分辨率時間測量線路。它專門用于液體介質(zhì)測量特別是水的測量。其顯著特點是：精度等級為±1.0%，可在不停產(chǎn)狀態(tài)下帶壓安裝，主機既可安裝于值控室還可輸出電流、脈沖等標準信號并可利用RS232或RS485接口通訊進行計量數(shù)據(jù)遠程傳送。另外該流量計具有高可靠性、低功耗、抗干擾、安裝維護方便之優(yōu)點。

三、超聲波流量計的構(gòu)造與安裝

1、超聲波流量計的構(gòu)造

超聲波流量計一般可分現(xiàn)場傳感器（即探頭），傳輸電纜，顯示主機三大部分。其傳感器有外夾式、插入式、法藍式（即管段式），顯示主機分固定式、便攜式，而便攜式主機可配備外夾式傳感器對固定在線運行的超聲波流量計進行比對（現(xiàn)場校準）且安裝十分簡便（約10多分鐘）。

2、超聲波流量計測量點的確定

超聲波流量計需先選取一個適宜的測量點，然后把測量點的水管參數(shù)輸入流量計中，最后將傳感器（即探頭）安裝在水管上。

⑴測量點的一般要求

超聲波流量計的測量點要求需在一定長度的直管段上，即選擇水流分布均勻的管段，以減少測量誤差。

⑵測量點的選取原則

a、測量點宜選擇距上游（水流來方向）10倍管徑長度、距下游（水流去方向）5倍管徑長度的均勻直管段（即上、下游閥門在該長度以外，或水管的拐點在該長度之外）。
b、該直管段的材質(zhì)要均勻無疤、裂痕以利于超聲波傳輸。
c、該直管段的內(nèi)壁應無水垢（若略有水垢有條件時可用蒸汽或高壓水吹掃）。
d、該直管段要充滿水（無論垂直或水平管段）。

3、超聲波流量計傳感器的安裝

超聲波流量計傳感器的安裝質(zhì)量直接關(guān)乎水流量測量的準確性、可信度和運行可靠性。

⑴超聲波流量計傳感器（探頭）的分類

常用的超聲波流量計傳感器按安裝方式有如下三種：

外夾式傳感器—安裝時需將管外壁的擬安裝位置打磨光滑后用耦合劑將傳感器（探頭）貼于管外壁再用專用夾緊裝置固定。該方式能方便地在管外進行水流量測量，也適合便攜式。缺點是易因耦合劑的處置不當引起信號接收狀態(tài)惡變而影響測量的穩(wěn)定性。

插入式傳感器—安裝時用鉆孔工具在不停產(chǎn)狀態(tài)下將傳感器（探頭）插入管路中。優(yōu)點是能在水管內(nèi)壁結(jié)垢或水中帶氣情況下實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的測量。

管段式傳感器—安裝時需要切開選定的直管段，采用法藍聯(lián)接。產(chǎn)品已經(jīng)過專門出廠標定，好處是傳感器可以不停產(chǎn)進行維修，特點是測量準確度高。

⑵超聲波流量計傳感器（探頭）的安裝

超聲波流量計傳感器（探頭）的安裝位置一般選擇兩個傳感器（探頭）管軸在輸水管道的管軸水平方向上或與管軸水平面成45度夾角。

超聲波流量計傳感器（探頭）的安裝方式有Z、V、N、W方式。其中N、W方式適用于管徑為50mm以下的輸水管道，因使用難度和性價比較高而很少應用。常用方式有兩種：

a、“V”方式安裝

“V”式安裝是標準的安裝方法，可測管徑范圍為25mm—400mm。安裝傳感器（探頭）時須注意上下游兩傳感器（探頭）水平對齊，使其中心連線與輸水管道軸線水平一致。（示意圖見說明書）

b、“Z”方式安裝

“Z”式安裝一般適用于輸水管道粗或水介質(zhì)不很潔凈或管道內(nèi)壁有水垢而使“V”式安裝信號失真狀況。一般說來，300mm以上管徑的輸水管道選用“Z”式安裝較適宜，“Z”式安裝的可測管徑范圍通常在100mm—600mm。安裝傳感器（探頭）時須注意上下游兩傳感器（探頭）與輸水管道軸線在同一平面內(nèi)，且上游傳感器（探頭）在低位、上游傳感器（探頭）在高位。（示意圖見說明書）

⑶超聲波流量計傳感器探頭的安裝檢查

a、主要檢查傳感器（即探頭）的安裝位置是否適宜。
b、與水管外壁的結(jié)合是否光滑緊密。
c、通過主機檢查信號強度和信號質(zhì)量，觀察傳感器是否能夠接收到使主機正常工作的超聲波信號。

4、超聲波流量計的調(diào)試

⑴按流量計要求輸入管道參數(shù)，并記錄。

⑵對上下游傳感器（即探頭）的安裝位置、間距、管道接合度進行調(diào)整，將上下游兩個方向上接收的信號強度調(diào)整至較強（信號強度越大則測量值越穩(wěn)定、可信度越大，越能長時可靠運行）。

5、超聲波流量計計量數(shù)據(jù)的遠傳與共享

技術(shù)人員通常通過PC機或其他通信設(shè)備實現(xiàn)超聲波流量計的通信，用適當?shù)拇锌陔娎|將超聲波流量計的標準串行口與上位機串口聯(lián)接起來，用軟件在上位機上發(fā)出預先設(shè)置的命令，就可使流量計發(fā)出相關(guān)的應答信號。

技術(shù)人員使用超聲波流量計的標識碼作為網(wǎng)絡地址碼，使用相應命令集作為通信協(xié)議，使用流量計的電流環(huán)及其OCT輸出來控制步進式（或模擬式）電磁閥的開度，繼電器輸出可控制其他設(shè)備的上下電，既可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集又可實現(xiàn)遠程控制（數(shù)據(jù)的傳送硬件在較近距離時使用RS232或RS485接口通訊，在較長距離時采用電流環(huán)或無線傳輸），通過以太網(wǎng)將流量計數(shù)據(jù)傳入企業(yè)網(wǎng)實現(xiàn)公司內(nèi)相關(guān)二級單位的數(shù)據(jù)共享。并實現(xiàn)了水計量的實時監(jiān)控狀態(tài)。

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