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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“標準旁路管道”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，再安裝到實驗室進行檢定和校準。在多年的實驗室檢定、校準工作中，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)進行進一步的理論驗證。

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嚴格的安裝要求。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，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來解決。那么，換個角度，我們把流量計的檢定和校準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。主要難點在標準器接入現(xiàn)場的問題，那么我們從標準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準器的出現(xiàn)，畢竟這個方法簡單高效，但是目前這個方法由于標準流量計的欠缺很難實現(xiàn)。

b)直接接入管道

標準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準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準器。

c)插入式

在測量管段開設(shè)預(yù)留插孔，檢定或校準時，把標準插入式流量計插入預(yù)留插孔和被檢流量計進行同步對比。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標準旁路管道系統(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)計中加入一個標準化的旁路管道，管道上預(yù)留標準流量計夾持位置。檢定和校準時，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準表，再通過被檢流量計，就可以進行同步對比了。這個方法只要通過幾個閥門的開關(guān)，就解決了標準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)標準表設(shè)計的標準管段，能夠最大限度的保證標準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段必須保證標準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準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，制定標準的旁路管道，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)這個標準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標準器選用

盡量選用與被檢表同一類型的標準流量計，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行比較。標準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)校準調(diào)試，以確保檢測精度。

3.3實驗驗證

我們進行多項對比試驗，然后制定這個旁路管道標準。

實驗1確認管道的一致性：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準表分別安裝在管線中的旁路和被檢表位置，進行比較確認后，再交換兩臺流量計位置，再進行比較確認。再對兩次對比結(jié)果出現(xiàn)的偏差進行比較分析，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)立初步標準。

實驗2確認不同介質(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，驗證這套標準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準，制定常用不同口徑的旁路系統(tǒng)標準。

3.4推廣運用

標準旁路管道系統(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，能夠保證標準流量計在現(xiàn)場可靠運行的標準模型，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，標準旁路管道系統(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。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準旁路管道系統(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)正逐年擴大，標準旁路管道系統(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。標準旁路管道系統(tǒng)可以做到實流在線檢測，并且可操作性強，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。