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摘要:目前電磁流量計的標定大部分是在標準表法裝置或靜態(tài)稱重體積罐)裝置上進行的，而靜態(tài)稱重都以換向器法為主。對于小口徑電磁流量計，比如4~15mm口徑，由于沒有合適的精度高的標準表而往往采用稱重法裝置標定。相對于動態(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)計難度低，成本低的優(yōu)勢。但是由于閥門啟停在標定狀態(tài)下不是連續(xù)流，因此啟停效應(yīng)對電磁流量計的影響有待分析。本文從示值誤差和重復(fù)性兩個角度對啟停效應(yīng)對標定結(jié)果的影響進行了評估。
0引言
　　目前標定電磁流量計的主流標定裝置有標準表法流量標準裝置，稱重法液體流量標準裝置體積罐法液體流量標準裝置)。另外還有使用閥門啟停的靜態(tài)稱重法液體流量標準裝置簡稱啟停法裝置)。通常而言，啟停法裝置不適合標定速度式流量計的低流速區(qū)”，尤其是中大口徑渦街流量計。但是對于微小流量標定，由于啟停法裝置設(shè)計簡單，且成本低，維護方便，如果能使用得當，還是有一定優(yōu)勢。本文旨在研究啟停法裝置用于標定微小口徑的電磁流量計4~15mm)的可行性。
 
1電磁流量計原理與特性
　　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)強度B的磁場時，在電極兩端產(chǎn)生感應(yīng)電勢E，這個電勢與流經(jīng)管道的流體流速成正比四，通過測量這個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，電磁流量計是一種速度式流量計，速度式流量計一顯著的特點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。因為在低流速區(qū)電極接收到的信號幅值降低，容易受過程噪聲影響。
 
2閥門啟停
　　閥門啟停法的流量標準裝置的簡單示意圖如圖2所示，循環(huán)水經(jīng)過泵進入標準表和被檢表，再經(jīng)過啟停閥門進入秤水箱。一個標定過程可以通過控制啟停閥來控制，啟停閥，標準表和被檢.表通過同步信號同步計時。啟停閥必須選用開關(guān)動作快的閥門，文本實驗使用的標定裝置啟停閥的動作時間小于0.7s。同時，啟停閥后端到秤的水箱的管路需要進行優(yōu)化設(shè)計，以保證每次啟停時的重復(fù)性達到要求。
　　一次閥門啟停過程如圖3所示，當閥門開啟時，流量并不能立即恢復(fù)到設(shè)定流量，這需要一個過程，同理當閥門關(guān)閉時，流量也不能立即恢復(fù)到零流量，也需要一個過程。這個恢復(fù)過程，對電磁流量計的影響有多少，需要評估。
3實驗研究
　　為了研究裝置閥門啟停對電磁流量計標定的影響，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)量流量計作為測試表，分別在裝置最大流量和最小流量時測試了啟停效應(yīng)。該啟停法裝置的擴展不確定度為0.03%(k=2),
3.1質(zhì)量流量計的啟停效應(yīng)
　　按照JJG164-2000中描述的方法，一次流量驗證過程后，在下一次流量驗證過程中啟停閥門10次，如此重復(fù)10次。如此得出的質(zhì)量流量計與秤的示值誤差如圖4所示。
 
　　在小流量時，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，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)對質(zhì)量流量計來說是非常小的，可以忽略不計。
　　同時為了電磁流量計在該裝置上的啟停效應(yīng)，選用了一臺重復(fù)性和正確定都較好的電磁流量計，按照JIG164-2000做了啟停效應(yīng)的不確定度評估，評估結(jié)果如表1所示。使用電磁流量計得出的合成不確定度為0.069%要比質(zhì)量流量計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貢獻的。由此可知，啟停過程對電磁流量計有一定的影響，但是對示值誤差和重復(fù)性究競影響多大，本文3.2章節(jié)進行了實驗分析。
3.2電磁流量計的啟停法標定分析
　　本文選擇了2臺4mm、2臺8mm和1臺15mm口徑的精度高電磁流量計，在0.03%擴展不確定度的啟停法裝置上進行試驗，該裝置是具有標準表和啟停稱重法的混合型流量標定裝置，裝置上的標準表為高準Elite系列CMFS010，CMFS015和CMF025各一臺，三臺標準表的正確率都優(yōu)于0.03%。
 
　　將5臺電磁流量計分別使用閥門啟停法和標準表法在0.3、1和3m/s的流速下分別進行了測試，每個流速點分別重復(fù)了6次。表2顯示了5臺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)確實對電磁流量計的示值誤差產(chǎn)生了一定的影響，但示值誤差偏差都在0.1%之內(nèi)。而對于重復(fù)性，標準表法和啟停法沒有明顯的區(qū)別。這個測試結(jié)果與表1中使用電磁流量計測得的啟停效應(yīng)不確定度是比較接近的。圖7是電磁流量計在啟停時跟隨質(zhì)量流量計標準表瞬時流量變化的一個實時圖，說明選用的電磁流量計能夠很好地跟隨標準表的流量變化。
 
4結(jié)束語
　　實驗結(jié)果說明，閥門啟停效應(yīng)對小口徑電磁.流量計在示值誤差上的體現(xiàn)比較接近使用電磁流量計的啟停效應(yīng)不確定度評估。因此，如果通過上位機軟件修正啟停效應(yīng)，同時保證在低流量時的最小稱重，閥門啟停法裝置是可以用于標定小口徑電磁流量計的，這為設(shè)計專用的小口徑流量標準裝置提供了新思路。
　　另外，某些工業(yè)現(xiàn)場在做小口徑電磁流量計在線故障診斷的時候，一個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的正確率，這時啟停效應(yīng)的影響完全可以不計，這也為現(xiàn)場故障診斷提供了依據(jù)。

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