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氣體流量計在線檢測的好處
【摘　要】流量計在實驗室的檢測結(jié)果和現(xiàn)場測量結(jié)果往往會有一些偏差，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，引入了在線檢測概念。通過對比幾種現(xiàn)場檢測方法。提出了“標(biāo)準(zhǔn)旁路管道”的方法，并對此氣體流量計在線計量檢測系統(tǒng)的建立展開了詳細(xì)的介紹。

引言

在線計量檢測是工作計量器具計量檢測的重要發(fā)展方向，氣體流量計的在線計量檢測發(fā)展相對落后。目前氣體流量計一般是從現(xiàn)場拆卸，再安裝到實驗室進(jìn)行檢定和校準(zhǔn)。在多年的實驗室檢定、校準(zhǔn)工作中，我們發(fā)現(xiàn)，流量計的實驗室檢測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況往往會有一定的偏差。這就促使我們?nèi)�嘗試在線實流檢測。在嘗試過程中，我們發(fā)現(xiàn)諸多問題和難點。我們首先要解決的是在線計量檢測的可操作性。只有能夠操作，才能積累實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的理論驗證。

1實驗室和現(xiàn)場偏差

我們發(fā)現(xiàn)，流量計的實驗室檢測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場情況往往會有一些偏差，主要有以下三個方面的原因：

1.1介質(zhì)不同

實驗室使用的介質(zhì)一般是空氣和水。我們發(fā)現(xiàn)流量計在不同介質(zhì)下，得到的測量結(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，這些不同總會影響到流量計的測量結(jié)果。介質(zhì)的復(fù)雜性，我們做不到去量化流量計在測量不同介質(zhì)時產(chǎn)生的偏差。

1.2安裝不同

流量計的安裝條件對測量結(jié)果影響也很大，我們看到每一種氣體流量計的檢定規(guī)程上對流量計的安裝都有詳細(xì)嚴(yán)格的安裝要求。安裝不好的流量計是有計量問題的。如果現(xiàn)場安裝有問題，流量計在現(xiàn)場由于安裝問題產(chǎn)生的計量問題不能通過實驗室實驗數(shù)據(jù)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(jù)使用現(xiàn)場通過氣體物性參數(shù)和其他一些現(xiàn)場特定條件設(shè)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(shè)定條件（如介質(zhì)，溫度，壓力），流量計不能正常計量。實驗室檢定或校準(zhǔn)時，只能根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，把流量計里的工作參數(shù)設(shè)置到實驗室工況再進(jìn)行檢測。這種方式檢測結(jié)果是并不能很好的評判該流量計在現(xiàn)場的計量性能。所以，最好是讓流量計的檢測條件和現(xiàn)場使用條件完全相同，一般實驗室是不可能匹配各種不同現(xiàn)場條件的。

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個方面入手：

a)從理論：確定一些理想狀態(tài)來進(jìn)行理想模型的換算。

b)從實驗：再通過大量的實驗數(shù)據(jù)來驗證，修正。

每個流量計的使用現(xiàn)場都是復(fù)雜的，做不到用理想化的模型來充分描述。理論換算需要大量的數(shù)據(jù)模型來驗證。一般實驗室不可能得到大量的對比試驗數(shù)據(jù)，單是流量計在不同介質(zhì)下的實流檢定和校準(zhǔn)，全國就只有極少單位才能做到。而大量的實流實驗數(shù)據(jù)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，一些重要計量場合是絕對不能使用的。

2在線實流檢測

以上氣體流量計的檢測問題都不容易通過實驗室檢定或校準(zhǔn)來解決。那么，換個角度，我們把流量計的檢定和校準(zhǔn)放到被檢流量計的使用現(xiàn)場，一下就解決了實驗室里介質(zhì)不同、安裝不同、工況不同的問題。

下面我們先來分析現(xiàn)場檢定和校準(zhǔn)可能的方法。氣體流量計的在線檢測一直是個比較困難的課題。主要難點在標(biāo)準(zhǔn)器接入現(xiàn)場的問題，那么我們從標(biāo)準(zhǔn)流量計的接入方式分析難點：

a)外夾式

參照液體流量計在線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(zhǔn)工作中使用的外夾式高精度氣體流量計還沒有。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)，畢竟這個方法簡單高效，但是目前這個方法由于標(biāo)準(zhǔn)流量計的欠缺很難實現(xiàn)。

b)直接接入管道

標(biāo)準(zhǔn)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說大體相當(dāng)于被檢流量計的安裝難度，但是主要問題是在標(biāo)準(zhǔn)器安裝的過程中會需要停氣，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，過流危險氣體的管道，很難在線施工去安裝標(biāo)準(zhǔn)器。

c)插入式

在測量管段開設(shè)預(yù)留插孔，檢定或校準(zhǔn)時，把標(biāo)準(zhǔn)插入式流量計插入預(yù)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(yīng)用范圍只限于精度不太高，檢測管段可停氣，管內(nèi)無有毒有害氣體的地方。目前的難點在于插入式流量計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)然這也是一個方向，不過我今天重點介紹的是下面一個方法。

3標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)

根據(jù)以上難點，我們想到了一個辦法，在最初被檢流量計管道安裝設(shè)計中加入一個標(biāo)準(zhǔn)化的旁路管道，管道上預(yù)留標(biāo)準(zhǔn)流量計夾持位置。檢定和校準(zhǔn)時，只需要通過閥門的開關(guān)，讓全部介質(zhì)通過旁路管道上的標(biāo)準(zhǔn)表，再通過被檢流量計，就可以進(jìn)行同步對比了。這個方法只要通過幾個閥門的開關(guān)，就解決了標(biāo)準(zhǔn)流量計安裝時帶來的管道停供和介質(zhì)泄露問題，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)帶來的計量問題。由于旁路管道是事先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)表設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)管段，能夠最大限度的保證標(biāo)準(zhǔn)流量計的良好工作條件。

3.1管道建設(shè)

在設(shè)計預(yù)留旁路管道時，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(biāo)準(zhǔn)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。整個管道安裝盡量保證以后氣體在通過旁路標(biāo)準(zhǔn)流量計和被檢流量計時壓力，溫度，流場分布等物性參數(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度，管道的口徑，安裝法蘭的形式，閥門的位置，旁路管段與被檢流量計相對位置等。根據(jù)這個標(biāo)準(zhǔn)在所有流量計檢測業(yè)務(wù)覆蓋區(qū)域內(nèi)實施安裝，可大大提高檢測效率，解決流量計拆裝難的問題，避免實驗室檢測結(jié)果和實流測量值的偏差，得到更為直觀可靠的實流檢測結(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，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以內(nèi)。這樣2個流量計得到的測量值可以直接進(jìn)行比較。標(biāo)準(zhǔn)流量計從具有實流檢定能力的高級實驗室溯源。再通過現(xiàn)場的比對驗證，反復(fù)校準(zhǔn)調(diào)試，以確保檢測精度。

3.3實驗驗證

我們進(jìn)行多項對比試驗，然后制定這個旁路管道標(biāo)準(zhǔn)。

實驗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，再交換兩臺流量計位置，再進(jìn)行比較確認(rèn)。再對兩次對比結(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)試驗直到對比結(jié)果滿意，根據(jù)這個改良后的旁路系統(tǒng)設(shè)立初步標(biāo)準(zhǔn)。

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

實驗3根據(jù)實驗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推廣運用

標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)能夠廣泛運用到檢測業(yè)務(wù)區(qū)域內(nèi)的前提是能大面積安裝到流量計使用現(xiàn)場。這么一套經(jīng)過驗證的，能夠保證標(biāo)準(zhǔn)流量計在現(xiàn)場可靠運行的標(biāo)準(zhǔn)模型，對于安裝契合度的要求大大降低；使用時，也能很好的保證檢測結(jié)果的可靠性。當(dāng)然，最好是新建供氣網(wǎng)的時候，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，即能做到整個管網(wǎng)所用流量計的在線實流檢定或校準(zhǔn)。在已有的管網(wǎng)中，有的流量計用戶也是迫切需要在線實流檢測的，可以后期單獨加入此標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)以滿足用戶的計量檢測需求。目前我們國家的供氣管網(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，使氣體流量計檢定和校準(zhǔn)不再受實驗室檢測條件的限制。

4結(jié)束語

現(xiàn)場實流檢測的優(yōu)勢是毋庸置疑的。標(biāo)準(zhǔn)旁路管道系統(tǒng)可以做到實流在線檢測，并且可操作性強(qiáng)，最終結(jié)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，得到直觀可信的結(jié)果。相比實驗室檢測，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。同時一個區(qū)域的大量現(xiàn)場實流檢測實驗數(shù)據(jù)，也可以幫助完善到實驗室檢測結(jié)果理論換算模型，使實驗室檢測能力提高，并且?guī)椭�其他暫時還不具備實流在線檢測能力的實驗室。