在线比对法在计量管理中的应用
陈晓梅  张晓民
（辽阳石化分公司）
摘   要
 本文介绍了利用超声波流量计进行在线比对的方法，测量金属管道内液体的流速，为监督和控制液体物料的计量准确性，提供行之有效的计量保证。
 关键词   液体计量差量   超声波流量计   比对法应用
概 述
  为了解决液体计量物料的计量问题，公司先后采用了孔板流量计、容积流量计、涡街流量计、阿牛巴管、质量流量计、超声波流量计等。这些技术的推广应用，解决了大部分生产计量问题。同时也带来了如何对其正确使用和维护、如何确保其计量的长期的准确性难题。没有统一的监测手段这一难题，提出开发利用准确度为千分之二的超声波流量计在线比对液体流量的方法，解决了长期困扰我们的水计量难题，为服务于生产和加强计量管理工作发挥了重要作用。
问题的提出
   我们公司近几年来在物料和公用工程计量交接过程中，对水的计量差量问题的处理越来越多，水资源的短缺、水价的上涨，直接影响到产品的成本，节约用水就是降低成本，由于监督手段不完善，有时只能采取硬性摊派。另外除生产用水外，公司还负责生活区居民用水，厂区附近许多小企业也利用我们的物料及水、电、气等。水线分布非常复杂，涉及面又广，计量管理工作难度很大。虽然公司近几年来在主要装置生产线上安装了流量计，但由于企业的连续生产的特点，使得一些在用计量仪表不能及时拆卸、按校准周期进行标定，其准确性难于确认。即使一些计量仪表在大修期间拆卸下来，也因国内目前只有少数几家国家授权的大流量检定装置。异地标定困难很大且每台标定费用高。浪费人力物力。
解决方案
 在用计量仪表的使用由于缺少必要的测试验手段而不能物尽其用，是长期以来困扰我们计量工作的难题。如何尽快找出一种既科学有效又适应生产连续性需要的监测方法势在必行。1985年6月，我国正式颁布了《中华人民共和国计量法》。涉及到企业的主要内容有：（1）企业最高标准要经政府计量行政部门考核合格方可使用；(2)企业的强检计量器具须按检定周期及时送到政府计量行政部门指定的法定技术机构进行检定；（3）企业的非强检计量器具自行进行检定或送到有权对社会开 展量值传递工作的其他计量检定机构进行检定。这种只能通过检定的方式确定计量器具是否符合要求的方式，无法解决在线计量器具的准确性考核问题。国家技术监督局于1995年5月1日颁布实施GB/T19022.1-1994-ISO10012-1《测量设备的质量保证要求  测量设备的计量确认体系》国家标准，在保证单位统一，量值准确的前提下，从企业原来的自上而下的检定模式转变为由量值向溯源既自下而上地寻找测量标准，进行计量确认的转化。并在计量确认的方法上更加科学的规定。其内容是：“确认方法中关键是校准方法和校准用标准器的选择。这可根据本单位的实际情况，参考有关检定系统图选取。在不能按检定系统图选取时，应保证校准设备（含所有标准）的合成不确定度不超过被确认器具的最大允许误差的1/5∽1/3。当不存在合适的标准器时，可采用比对的方法。如果比对的结果稳定性、复现性均好，而系统误差不大时，则比对的结果可作为确认的依据。”国家这一规定的正式出台，使无法进行检定的测量设备可以采用校准或比对的方法进行确认。我们通过对进口超声波流量计的试验论证后，确认超声波流量计在在线使用中具有独特的优点：它可以从厚的金属管道外侧测量管内流动液体的流速，不接触被测介质，不干扰流场，无压力损失，使用安全方便快捷，是理想的在线测试设备。我们提出利用超声波流量计做为比对设备，对液体流量进行在线比对的方法，从根本上解决了这一计量难题。目前这一方法经公司主管部门批准，已用于公司下属各分厂及公司内外水交接在线流量计的比对和流量认证工作。
实施原理及比对方法
1理论依据
   超声波流量计的测量原理是多种多样的，在这里只对时间差法做简单说明。我们将液体流动时与静止时超声波在液体中传播的情形进行比较，由于流速不同会使超声波的传播速度发生变化。如图1-1所示，取静止液体中的声速为C，液体流动的速度为V，当声波的传播方向与液体流动的方向一致（顺流方向）时，其传播速度为（C+V），而声波传播方向与流体流动方向相反（逆流方向）时，其传播速度为（C-V），我们在距离为L的两处放两组超声波发生器与接收器（T1，R1和T2，R2），当T1顺方向、T2逆方向发射超声波时，超声波分别到达接收器R1和R2所需要的时间分别为t1和t2，则：
t1=L/（C+V）
t2=L/（C-V）
 一般情况下，液体的声速C在1000米/秒以上，而工业用的流速V一般不超过每秒几米，即由于C2  V2，因此：
⊿t= t2- t1=2LV/C2
 如果知道了L、C通过测量时间差⊿t即可求得流速V。
超声波流量计正是运用这个原理经过电子技术的处理后，成为一种被广泛应用的测试仪器。
如图1-2
         图1-1                                                 图1-2
比对方法
我们采用经国家授权部门检定合格的超声波流量计做为比对设备，根据被测量管径的大小，采取大传感器（300mm DN 1000mm）和小传感器（80mm DN 300mm）两种类型的传感器进行安装。安装方法有三种，分别为X、V、Z法，如图2-1所示。在管道全充满的情况下一般采用V法安装，在工况条件恶劣或管道不全充满时，可采取侧位或Z法安装。比对流量计应安装在被比对流量计的上游处一般L≥10D即可。如图2-2
        Z法                                                   V法           
                                      X法                        
                               图2-1
           L≥10D
                 图2-2
比对数据的处理
在现场安装完全符合要求的前提下，同时启动比对流量计和被比对流量计，选取管道流量范围内5个测量点，重复性测量选二个均匀分布的点，每个比对点测量6次，不记重复性的点测量3次；记录比对流量计的流量值Qsij的流量值和被比对流量计的读数Qij。
被比对流量计的基本误差Eij=（Qij-Qsij）/QsijΧ100%
式中：Qij-第i比对点第j次的被比对流量计读数值
      Qsij-第i比对点第j次比对流量计读数值
     
计量论文集2.doc