电磁流量计在线校准规范.docx
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电磁流量计在线校准规范
电磁流量计在线校准规范
1范围
本校准规范适用于密闭管道安装的，口径大于300mm的电磁流量计（以下简称流量计）的在线校准，其它类型的口径大于300mm用于水流量计量的计量器具的在线校准也可参考本规范。
2引用文件
本规范引用了下列文件：
JJG643-2003标准表法流量标准装置
JJG1030-2007超声流量计
JJG1033-2007电磁流量计
CJ/T364-2011管道式电磁流量计在线校准要求
GB24789-2009用水单位水计量器具配备和管理通则
JJF1001-2011通用计量术语及定义
JJF1004-2004流量计量名词术语及定义
凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本规范。
3术语和定义
3.1术语
3.1.1标准表（StandardMeter）
本规范中的标准表专指基于时差法原理、用于校准在线使用的流量计的外夹便携式超声流量计。
3.1.2标准管段（StandardPipeline）
与流量计管道直接串联的、适合标准表安装的、尺寸已知且稳定的一段管道。
建议专门配置一个长度约1.5倍管道公称直径的碳钢或不锈钢管道。
3.1.3标准表法（StandardMeterMethod）
以标准表为标准器，使流体在相同时间间隔内连续通过标准表和流量计，比较两者的输出流量值，从而确定流量计计量性能的校准方法。
3.1.4在线校准（onlinecalibration）
在流量计工作现场，确定流量计所指示的流量值与标准表所复现的流量值之间关系的一组操作。
3.1.5在线示值误差（onlineindicatingerror）
在线校准测得的流量计示值误差，其中包含了流量计受安装使用环境影响所叠加的附加误差。
3.2计量单位
体积单位：
立方米，符号m3。
流量单位：
立方米每小时，符号m3/h。
压力单位：
千帕或兆帕，kPa或MPa。
温度单位：
摄氏度，符号℃。
时间单位：
小时，符号h；分钟，符号min；秒，符号s。
4概述
4.1流量计
4.1.1工作原理
在封闭管道中，设置一个与流动方向相垂直的磁场，通过测量导电液体在磁场中运动所产生的感应电动势推算出流量。
4.1.2结构和用途
流量计由一次装置和二次装置组成。
按一次装置和二次装置的组合型式流量计可分为一体型和分体型。
流量计主要用于测量导电液体的瞬时流量和累积流量。
5计量特性
5.1在线示值误差
5.2重复性
流量计的重复性应不超过其本身准确度等级的1/2.
6校准条件
6.1环境条件
6.1.1大气环境条件一般应满足：
环境温度：
（-10～45）℃；
相对湿度：
（35%～95%）RH；
大气压力：
（86～106）kPa。
6.1.2工作介质应是充满封闭管道中的单相流体。
6.1.3电源满足现场工况要求。
6.1.4场地满足安全操作要求。
6.1.5外界磁场应小到对标准表的影响可忽略不计。
6.1.6振动和噪声应小到对标准表的影响可忽略不计。
6.2被校准的流量计
6.2.1流量计应满足GB24789—2009的要求。
6.2.2流量计的安装与使用应满足产品说明书的要求。
6.2.3流量计应有前次的校准证书。
6.3标准表
6.3.1标准表的选择和校准方法详见附录D。
6.3.2标准表应在液体流量标准装置上做定口径定流速校准。
6.3.3标准表的重复性应优于0.10%。
6.3.2标准表测量的管道内经,管道材质,管道壁厚,衬里材质和厚度,以及测量
介质类型,介质温度等都应该在标准表说明书规定的范围之内。
6.4标准管段
6.4.1标准表安装所用的一段管段,推荐在被校准流量计的上游或下游合适位置安装一段几何尺寸已知的碳钢或不锈钢管段作为标准管段。
标准管段的位置选定方法详见附录E。
6.4.2利用现场管线作为标准表安装位置的标准管段要现场实测管道内径与壁厚，具体方法详见附录F
6.4.3优先选择不带衬里的管道作为标准管段，如无法避开，衬里材质与厚度必须准确已知。
6.5其它设备
用于测量管道尺寸与壁厚的计量器具应有有效的检定或校准证书。
管道外径测量推荐使用Ι级卷尺，壁厚测量推荐使用测厚仪。
6.6主要标准器和配套计量器具技术指标：
。
序号
标准器名称
测量范围
技术指标
用途
1
标准表
DN＞300mm
重复性优于0.1%
流量校准
2
测厚仪
（0~50）mm
分辨率:
0.1mm
测管道壁厚
3
卷尺
2m；5m；10m
Ι级
测管道外径
4
秒表
大于999s
分辨率:
0.1s
计时
7校准项目和校准方法
7.1校准项目
7.1.1流量计在线示值误差的校准。
7.2校准方法
7.2.1一般检查
7.2.1.1现场检查流量计转换器内置的影响计量准确度的关键参数输入的是否正确。
7.2.1.2观察并记录流量计的当前工作流速。
7.2.1.3将与流量计的口径、流速相同（或接近）的标准表仪表系数置于标准表。
7.2.2标准表的安装的位置选定与管道内径壁厚的测量详见附录E和附录F。
7.2.3校准流量点
根据现场实际情况与流量计用户协商确定校准流量点，流量点一般选择1～3个，每个流量点一般至少校准3次。
现场无法调节流量时可采用在一天不同时段的方法进行不同流量点的校准。
7.2.4在线示值误差校准
在线示值误差校准分瞬时流量法和累计流量法两种，当现场流量波动小于3%时建议采用瞬时流量法，当现场流量波动大于3%时建议累积流量法；当被校准流量计流量示值分辨率小于千分之一时只能采用累积流量法。
每次校准时，由两名校准人员同时读取并记录流量计和标准表的流量示值。
若采用瞬时流量法，则至少读取30个瞬时流量数值，每次读数间隔60秒，之后在做平均值计算时允许按规则剔除读数粗大误差。
以计算出的平均值作为该次测量的标准表和流量计示值。
若采用累积流量法，则应读取至少30分钟的流量累积值作为该次测量的标准表和流量计示值。
校准时读取的标准表和流量计示值要保留四位有效数字。
三次测量完成后分别计算标准表和流量计的三次测量平均值作为该流量点的标准流量值
和流量计示值
。
8.校准结果计算
8.1流量点每次测量的在线示值误差Eij按式
（1）计算:
j
………………………………
（1）
式中：
qij——第i流量点第j次校准时的流量计示值（瞬时值或累积值）；
（qs）ij——第i流量点第j次校准时的标准表示值（瞬时值或累积值）。
取三次测量的在线示值误差平均值作为该流量点的在线示值误差Ei。
8.2流量计在线修正系数
完成在线校准后，当流量点的在线示值误差平均值
超过流量计的准确度等级时，如流量计用户要求，可通过计算新在线修正系数而方便用户调整示值误差。
新修正系数按公式
（2）计算：
…………………………………
（2）
式中：
—第
校准点新在线修正系数；
—流量计在用修正系数；
—第
流量点流量计的平均流量；
—第
校准点标准表的平均流量。
当校准流量点数多于一次时，流量计各流量点平均在线修正系数K按公式（3）计算：
…………………………………（3）
式中：
—流量点数。
校准后当在线示值误差平均值
不超过流量计准确度等级时，则
=
8.3重复性
流量计每个流量点的重复性（Er）i按式（4）计算：
………………（4）
式中：
n——第i流量点的校准次数；
取流量计所有流量点的重复性最大值作为该台流量计的重复性Er。
校准结果应满足5.2条的要求。
重复性超出准确度等级规定范围时，在校准证书上应给出相关提示。
8.3计算各流量点的扩展不确定度：
由公式C.7计算扩展不确定度：
，
取所有流量点的扩展不确定度最大值作为该被校准流量计的扩展不确定度。
9校准结果表达
校准记录和校准证书格式见附录A和B。
10复校时间间隔
由于复校时间间隔的长短是由流量计的使用状况及其测量介质性能等诸多因素决定，使用单位可根据流量计实际工况合理决定复校时间间隔。
非客户要求，校准结果一般不给出复校时间间隔。
流量计复校周期建议1至2年。
附录A
在线校准记录参考格式
流量计
名称
型号
编 号
制造单位
准确度:
级
规 格
mm
流量范围
仪表系数
委托单位
地 址
标准表
证书号
不确定度
名 称
型号
编号
换能器型号
编号
安装方式
法
标准管段
管道内径
mm
管道壁厚
mm
管道材质
衬里材质
衬里厚度
mm
所测介质
环境条件
介质温度
℃
环境温度
℃
相对湿度
%
大气压力
kPa
表压力
kPa
校准依据
证书编号
标准表状态
使用前：
使用后：
签名：
流量点
序号
标准表示值
流量计示值
在线示值
误差
在线示值误差平均值
修正系数
重
复
性
扩展
不确
定度
（m3/h或m3）
（m3/h或m3）
（%）
（%）
（%）
k=2
1
2
3
备注
校准：
核验：
校准日期：
年月日
附录B
校准证书（内页）参考格式
1.本单位出具的数据均可溯源至国家和国际计量基准
2.本次校准依据的技术文件
3.本次校准所使用的计量器具
名称编号不确定度证书号
4.校准的环境条件
温度（℃）相对湿度（%）大气压力（kPa）介质
5.校准结果
序号
标准表示值（m3/h或m3）
流量计示值
（m3/h或m3）
在线示值误差
（%）
重复性
（%）
扩展
不确定度
1
2
3
6.流量计的测量不确定度Ur＝（k=2）
7.附注
转换器型号编号
标准管段内径壁厚
附录C
流量计校准结果不确定度的评定方法与示例
C.1数学模型
流量计在线校准的示值误差E按公式（C·1）计算。
（C·1）
式中：
q——流量计示值（瞬时值或累积值）；
qs——标准表示值（瞬时值或累积值），其中：
qs=
（C·2）
式中：
vl——声道上线平均流速；
K——流速分布修正系数；
d——管道内径。
C.2不确定度分量及灵敏系数
C.2.1标准表示值qs的相对标准不确定度
ur（qs）=
（C·3）
灵敏系数
。
C.2.2测量管径d的相对标准不确定度ur（d）
若管径测量误差为δ，按矩形分布考虑，则：
ur（d）=
×100%；（C·4）
灵敏系数cr（d）=2。
C.2.3重复性
的不确定度
将各流量点中重复性最大值代入，灵敏系数
。
C.2.4平均示值误差
的相对标准不确定度
（C·5）
式中：
Ei——第i流量点的平均示值误差；
E——所有流量点的平均示值误差。
灵敏系数
。
C.2.5由于温度、压力影响相对较小，忽略其不确定度的影响。
C.2.6标准不确定度一览表
见表C-1：
表C-1标准不确定度一览表
序号
符号
来源
输入不确定度（%）
可能的
分布
覆盖
因子
标准不确定度ur（xi）（%）
灵敏系数cr（xi）
|cr（xi）|ur（xi）|
（%）
1
标准表
正态
2
-1
2
测量重复性
矩形
1
3
ur（d）
测量管径d
矩形
1
4
在线示值误差的标准偏差
1
合成标准不确定度：
ucr=%，扩展不确定度：
Ur=%，k=2
C.3合成标准不确定度及扩展不确定度
C.3.1合成标准不确定度ucr
按式（C·6）计算
（C·6）
C.3.2扩展不确定度Ur
，
（C·7）
C.4校准结果不确定度评定实例
由某次在线校准的原始记录得到以下数据：
序号
符号
来源
输入不确定度（%）
可能的
分布
覆盖
因子
标准不确定度ur（xi）（%）
灵敏系数cr（xi）
对合成不确定度的贡献
|cr（xi）|ur（xi）|
1
标准表
0.25
正态
2
0.125
-1
0.125
2
测量重复性
0.15
矩形
0.087
1
0.087
3
ur（d）
测量管径d
0.05
矩形
0.029
1
0.029
4
在线示值误差的标准偏差
0.025
0.025
1
0.025
合成标准不确定度：
ucr=%，扩展不确定度：
Ur=%，k=2
由式C.6计算得出：
=（0.1252+0.0872+0.0292+0.0252）1/2
=0.16
由式C.7扩展不确定度：
，
计算得出：
扩展不确定度：
Ur=2×0.16=0.32，
。
附录D
标准表的选择和校准方法指南
D.1标准表的选择
重复性和修正系数稳定性满足如下要求的便携式超声流量计才能作为在线校准流量计的标准表使用。
D.1.1标准表的重复性验证方法：
在常用的管道范围内固定选择一个管道口径进行重复性实验，每次试验在该管道上做四个流速点的测试；具体流速为：
0.5m/s,1.0m/s,1.5m/s,2.0m/s；亦可根据现场实际需要增加流速点，各流速点重复测试三次。
按正文式4计算各流量点重复性，最大不得超过0.10%。
D.1.2修正系数稳定性验证方法：
重复性满足要求的标准表初次使用的第一年至少要进行不少于三次的修正系数稳定性实验，相邻两次实验的同流速点的修正系数变化不得大于0.25%。
在以后的使用中要关注两次校准标准表的同流速点系数变化量,超过0.25%时,应缩短复校间隔.
D.2标准表的校准
D.2.1由于便携式超声流量计可以在不同口径的管道上测流量,实验证明
在不同口径上便携式超声流量计的仪表系数相差很大,因此不能用一
个管道口径上测得的仪表系数在不同管道口径上使用。
D.2.2实验证明便携式超声流量计在一个口径不同流速的仪表系数线性误差
基本在0.5%以内，而其同一个流速点的重复性基本在0.10%以内，而在线校准都是在固定流速情况下使用的，因此便携式超声流量计作为
标准表使用时，应该采用定口径定流速的方法进行校准。
D.2.3标准表的校准口径以及在几个口径上校准由用户根据实际需要决定。
D.2.4推荐的标准表校准流速点为：
0.5m/s；1.0m/s；1.5m/s；2.0m/s；
用户可以根据实际需要增加或删减校准流速点。
D.2.5标准表校准流速点与在线校准实际流速相差不得大于0.25m/s
D.2.6标准表的各校准点的重复性应满足6.3.3的要求。
附录E
标准管段位置选定指南
E.1标准管段
E.1.1标准管段可以是一段专门定制的串联在流量计管道上的碳钢或
不锈钢短节，其长度不小于管道公称直径的1.5倍。
E.1.2标准管段也可以是在流量计管道上选定的流场条件和管道外形尺寸
都能满足标准表要求的一段直管。
E.2标准管段位置的选定
E.1.1标准管段的位置应以前后直管段长度尽量长的原则选定。
E.1.2应选择水平管道或上升管道作为标准管段的安装位置。
E.1.3标准管段位置应确保没有气泡集聚的情况。
E.1.4标准管段位置最好是没有衬里的管段。
E.1.5标准管段位置最好是没有电磁干扰和振动干扰的位置。
E.1.5标准表换能器的安装位置及声束反射位置应避开管道的焊缝。
E.1.6推荐的常见阻力件的最短直管道长度要求见下表：
序号
阻力件类型
前直管道长
后直管道长
1
水泵
60D
10D
2
阀门
30D
10D
3
变径管
30D
10D
4
弯头
30D
10D
5
三通
50D
10D
E.1.7现场条件无法满足标准表安装条件时,在线校准的结果不确定度无法确定,标准表示值仅供参考,不能用于对流量计的系数修正,常见情况如下表:
：
序号
现场情况案例
说明
1
标准表的前后直管段长度不满足E.1.6的要求。
在现场无法满足标准表安装条件下测试时,测试结果仅为参考值，可作为下次测试的参比量。
2
标准表安装位置管道内壁有衬里,且厚度不确定。
3
标准表安装管道已使用十年以上,内壁积垢不明.
4
测量介质杂质和气泡明显影响标准表信号稳定性。
5
标准表信号强度达不到标准表说明书所要求的范围。
6
标准表校准的管径和流速和现场管道不一致。
附录F
标准表安装指南
F.1.标准表安装位置的确定
F.1.1标准表安装位置的确定详见附录E。
F.1.2标准表安装位置无法满足附录E的条件时，校准结果仅供参考。
F.2标准表换能器的安装
F.2.1标准表换能器的安装应符合产品说明书和JJG1030的要求。
F.2.2换能器的安装优先推荐V法。
该方法容易保证换能器安装距离准确。
F.2.3用卷尺或其它更准确的方法分别在标准表两只换能器安装距离内等间
隔测量3到6个管道外周长，分别用测量结果计算出管道外径，其平均
值D按式
（1）计算：
…………………………
（1）
式中：
n——测量次数，n≥3；
Di——第i点测得的管周长计算出的管道外径。
F.2.4对无法测量的衬里材料及厚度等，可根据技术资料现场确认。
F.2.5清理换能器安装位置的管壁，将管壁上的油漆、铁锈、污垢等清除干净，
露出管道金属材质，打磨光滑。
面积约是换能器面积是的1.5倍。
在打
磨好的位置上均布5个点，用测厚仪测量管道壁厚，并取其平均值。
管道内径等于管道外径减去两倍管道壁厚再减去两倍衬里厚度。
F.2.6将以上管道参数输入标准表内，得出标准表换能器安装距离L。
在管道
上确定两个换能器的位置。
建议用划线的办法标明两个换能器的位置。
F.2.7换能器表面均匀涂以耦合剂，将换能器安装于管道外壁，使其发射面与
管壁紧密接触。
确保两只换能器平行且两者的距离与L一致。
F.2.8用紧固件将换能器固定在管道上。
将换能器信号电缆连接到标准表上。
按标准表说明书的要求将信号调试到最佳状态。
严禁为了保证信号强度
而改变安装距离L的做法。
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