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气体流量计在线计量检测系统
关键字:气体流量计,流量计    日期:2019-4-15 8:52:12

【摘 要】流量计在实验室的检测结果和现场测量结果往往会有一些偏差,主要原因是介质不同、安装不同、工况不同造成的。为了避免或减少上述偏差,引入了在线检测概念。通过对比几种现场检测方法。提出了“标准旁路管道”的方法,并对此气体流量计在线计量检测系统的建立展开了详细的介绍。

引言

在线计量检测是工作计量器具计量检测的重要发展方向,气体流量计的在线计量检测发展相对落后。目前气体流量计一般是从现场拆卸,再安装到实验室进行检定和校准。在多年的实验室检定、校准工作中,我们发现,流量计的实验室检测数据和现场情况往往会有一定的偏差。这就促使我们去尝试在线实流检测。在尝试过程中,我们发现诸多问题和难点。我们首先要解决的是在线计量检测的可操作性。只有能够操作,才能积累实验数据进行进一步的理论验证。

1实验室和现场偏差

我们发现,流量计的实验室检测数据和现场情况往往会有一些偏差,主要有以下三个方面的原因:

1。1介质不同

实验室使用的介质一般是空气和水。我们发现流量计在不同介质下,得到的测量结果并不能保持一致。各种单一气体或者混合气体的物性参数都是不同的,这些不同总会影响到流量计的测量结果。介质的复杂性,我们做不到去量化流量计在测量不同介质时产生的偏差。

1.2安装不同

流量计的安装条件对测量结果影响也很大,我们看到每一种气体流量计的检定规程上对流量计的安装都有详细严格的安装要求。安装不好的流量计是有计量问题的。如果现场安装有问题,流量计在现场由于安装问题产生的计量问题不能通过实验室实验数据很好的解决。

1。3工况不同

一部分流量计的本身计量特性是根据使用现场通过气体物性参数和其他一些现场特定条件设定好的,如气体热式质量流量计,旋进漩涡流量计等。在偏离这些设定条件(如介质,温度,压力),流量计不能正常计量。实验室检定或校准时,只能根据生产厂家提供的数据,把流量计里的工作参数设置到实验室工况再进行检测。这种方式检测结果是并不能很好的评判该流量计在现场的计量性能。所以,最好是让流量计的检测条件和现场使用条件完全相同,一般实验室是不可能匹配各种不同现场条件的。

1.4偏差修正可行性

想要得到可用于修正的偏差值,要从

2个方面入手:

a)从理论:确定一些理想状态来进行理想模型的换算。

b)从实验:再通过大量的实验数据来验证,修正。

每个流量计的使用现场都是复杂的,做不到用理想化的模型来充分描述。理论换算需要大量的数据模型来验证。一般实验室不可能得到大量的对比试验数据,单是流量计在不同介质下的实流检定和校准,全国就只有极少单位才能做到。而大量的实流实验数据库就更谈不上获取了。所以我们在不充分条件下得到的偏差修正值风险偏高,一些重要计量场合是绝对不能使用的。

2在线实流检测

以上气体流量计的检测问题都不容易通过实验室检定或校准来解决。那么,换个角度,我们把流量计的检定和校准放到被检流量计的使用现场,一下就解决了实验室里介质不同、安装不同、工况不同的问题。

下面我们先来分析现场检定和校准可能的方法。气体流量计的在线检测一直是个比较困难的课题。主要难点在标准器接入现场的问题,那么我们从标准流量计的接入方式分析难点:

a)外夹式

参照液体流量计在线检测中采用的外夹式超声波流量计的方法。但是目前能在普通计量检定和校准工作中使用的外夹式高精度气体流量计还没有。随着流量技术的发展,我们也很期待此类标准器的出现,毕竟这个方法简单高效,但是目前这个方法由于标准流量计的欠缺很难实现。

b)直接接入管道

标准流量计直接接入被检流量计所在的同一管段。此种方法单就安装难度来说大体相当于被检流量计的安装难度,但是主要问题是在标准器安装的过程中会需要停气,还需要管道吹扫,防范有毒易燃易爆气体的危险。一般不容许停气的管道,过流危险气体的管道,很难在线施工去安装标准器。

c)插入式

在测量管段开设预留插孔,检定或校准时,把标准插入式流量计插入预留插孔和被检流量计进行同步对比。这种方法目前有的地方已经在用,但应用范围只限于精度不太高,检测管段可停气,管内无有毒有害气体的地方。目前的难点在于插入式流量计本身的精度和安装位置的准确度,还有预留插孔使用的安全性。当然这也是一个方向,不过我今天重点介绍的是下面一个方法。

3标准旁路管道系统

根据以上难点,我们想到了一个办法,在最初被检流量计管道安装设计中加入一个标准化的旁路管道,管道上预留标准流量计夹持位置。检定和校准时,只需要通过阀门的开关,让全部介质通过旁路管道上的标准表,再通过被检流量计,就可以进行同步对比了。这个方法只要通过几个阀门的开关,就解决了标准流量计安装时带来的管道停供和介质泄露问题,并且保证的被检表受检前后的安装状态一致。更容易发现安装不当带来的计量问题。由于旁路管道是事先根据标准表设计的标准管段,能够最大限度的保证标准流量计的良好工作条件。

3.1管道建设

气体流量计标准旁路管道系统示意图

在设计预留旁路管道时,旁路管道上流量计安装位置前后的直管段AB段必须保证标准流量计要求的直管段。旁路管道出口c处和被检流量计之间必须保证被检表要求的直管段。整个管道安装尽量保证以后气体在通过旁路标准流量计和被检流量计时压力,温度,流场分布等物性参数一致。因此,制定标准的旁路管道,主要包括管道前后直管长度,管道的口径,安装法兰的形式,阀门的位置,旁路管段与被检流量计相对位置等。根据这个标准在所有流量计检测业务覆盖区域内实施安装,可大大提高检测效率,解决流量计拆装难的问题,避免实验室检测结果和实流测量值的偏差,得到更为直观可靠的实流检测结果。

3.2标准器选用

尽量选用与被检表同一类型的标准流量计,其最大允许误差限控制在被检流量计最大允许误差限的1/3以内。这样2个流量计得到的测量值可以直接进行比较。标准流量计从具有实流检定能力的高级实验室溯源。再通过现场的比对验证,反复校准调试,以确保检测精度。

3.3实验验证

我们进行多项对比试验,然后制定这个旁路管道标准。

实验1确认管道的一致性:在一处设定管道上建立初步旁路系统,采用两台相同类型相同口径标准表分别安装在管线中的旁路和被检表位置,进行比较确认后,再交换两台流量计位置,再进行比较确认。再对两次对比结果出现的偏差进行比较分析,找出原因改良管道系统,再重复试验直到对比结果满意,根据这个改良后的旁路系统设立初步标准。

实验2确认不同介质管道的一致性:在几个通过介质区别较大的不同管线上设立旁路系统,重复实验1,验证这套标准推广安装后的可靠性。

实验3根据实验12确立成熟旁路管道标准,制定常用不同口径的旁路系统标准。

3。4推广运用

标准旁路管道系统能够广泛运用到检测业务区域内的前提是能大面积安装到流量计使用现场。这么一套经过验证的,能够保证标准流量计在现场可靠运行的标准模型,对于安装契合度的要求大大降低;使用时,也能很好的保证检测结果的可靠性。当然,最好是新建供气网的时候,标准旁路管道系统直接接入供气管网的原生设计,即能做到整个管网所用流量计的在线实流检定或校准。在已有的管网中,有的流量计用户也是迫切需要在线实流检测的,可以后期单独加入此标准旁路管道系统以满足用户的计量检测需求。目前我们国家的供气管网正逐年扩大,标准旁路管道系统越早成熟,就能越多的匹配到更多现场,使气体流量计检定和校准不再受实验室检测条件的限制。

4结束语

现场实流检测的优势是毋庸置疑的。标准旁路管道系统可以做到实流在线检测,并且可操作性强,最终结果可以直接对比,排除或减小众多影响测量的不确定度分量,得到直观可信的结果。相比实验室检测,直接去除了因为介质不同产生的不确定度分量,这一分量本身就比较难以评定。检测中其他许多不确定度分量也被减小或者抵消。同时一个区域的大量现场实流检测实验数据,也可以帮助完善到实验室检测结果理论换算模型,使实验室检测能力提高,并且帮助其他暂时还不具备实流在线检测能力的实验室。

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