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      電磁流量計

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      電磁流量計在熱水計量方面的標定分析

      來源:www.baojun56.com作者:發表時間:2016-11-08 10:12:26

      在流量儀表性能迄今的研究往往集中在流量分布的影響比溫度的影響,主要是因為高精度流量校準設備高溫是昂貴的操作,因此稀缺。表1對熱水流量目前可用的校準設備概述。給水的應用在230°C、8 MPa和3500米三H−1,目前沒有流設施,使人在現場重現的測量條件。因此,傳統的性能測試是不可能的。電磁流量計(UFM)是由系統的物理效應的影響[ 1 ]。對超聲換能器的機電效應導致所謂的零點的影響[ 2 ]。如粘度的流體動力特性[ 3 ]影響速度分布。電磁信號的聲傳播取決于流速U零或者更準確的馬赫數View the MathML source(C是聲音的速度)。的影響是小的液體將體現在節一點六。過程的溫度和壓力導致身體變形計。下面我們將看看給水中應用的關鍵因素。通過實驗研究和解釋的影響,我們需要明確和穩定的操作條件,只能在流動實驗室和網站上沒有實現。它是在一個專門的實驗室測試流程工具因此受益[ 4 ]。同時,流量儀表所需的不確定性已達到小于0.5%的值。因此,可追溯性成為一個重要的因素,特別是如果小系統的作用是確定。

      表1。
      熱水可用校準設備清單。
      在°C溫度范圍 流M三H−1 不確定性(k=2)% 門診化驗室
      20–70 一萬二千 零點零八 日本日本
      10–90 九百 零點零六 SP瑞典
      12–80 四百 零點一 DTI丹麥
      10–85 二百七十 零點一三 新加坡管理大學斯洛伐克
      90–130 一百八十 零點零七 純電動汽車奧地利
      8–90 一百八十 零點零五 純電動汽車奧地利
      5–90 一千 零點零四 PTB德國
      5–230 二百 零點四 PTB德國?
      30–85 一百 零點四 波蘭膠
      19–85 三十六 零點一 mkeh匈牙利
      30–90 三十六 零點三 我的法國
      10–70 一百 零點一 CMI捷克
      ?
      在建設。

      表選項
      1.1??勺匪菪?/p>

                 可追溯性是測量精度的關鍵。對測量精度的量化表是測量不確定度給出說明。測量不確定度分為隨機誤差和系統誤差(偏差)。隨機誤差可以對測量有良好的儀表和知識減少。另一方面,沒有發現不可追溯性系統誤差。獲得信心在測量、校準的測量是必要的。否則可能會導致不一致的甚至是錯誤的測量。只有一個完整的鏈溯源保證精度和質量的儀器。達到要求的較低的測量不確定度的過程中,電力行業,通過校準直接追溯到官方的標準是必要的。為此,國家計量機構(NMIS)為單位的標準。質量流量,基本單位是基于已知的物理量,質量和時間的測量。體積流量、密度也要考慮(見第二點三)。該系統的標準往往是**高的精度,因此只具有較低的隨機和系統誤差的**小化。只有這些標準的可追溯性,可以測量不確定度的說明。有間顯著差異的工作標準和可追溯性的物理量本身。當校準流量儀表,往往第二流量儀表是用來校準的主要標準,但這種方法可能會導致未檢測到的系統錯誤。例如,儀器可通過熱膨脹或長期漂移的影響,然后將測量的相關性。一個沒有標準的校準層次上的每一步向下導致額外的隨機誤差和系統誤差。

      1.2。系統的影響及補償

                 在下文中,我們將描述影響給水電磁流量儀測量速度的主要因素。溫度T,壓力P和雷諾茲數View the MathML source(見很好點四)已被確認為重大影響。原流量View the MathML source的電磁流量計是根據[ 5 ]從測得的五個平行弦的上游和下游的電磁傳播時間。后來,流量計算機應用水力因素View the MathML source,基于流量校準,和理論熱KT(T)和壓力KP(P)對原始測量流量膨脹因素View the MathML source計算流量指示QI。

      方程式(一)
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      1.3。流干擾

                 擾動速度分布的不確定性的貢獻可以支配的超聲流量測量的總不確定度的預算。這個問題是許多的論文,因此,沒有進一步詳細的在這里。在這個測量活動,因此遵循以下規律。(1)一五和弦表可有一個小的流量敏感性干擾。(2)儀表安裝在一個固定的入口和出口部分和流量調節器降低安裝條件變化表運行包。(3)儀表運行包將安裝在一個精心挑選的位置,**好是在減速器。(4)從流量計的診斷信息用于現場檢查速度擾動足夠小。由**大的制造商說,因為水流條件的不確定性的貢獻是,在這些條件下,約0.1%[ 1 ]。

      1.4。雷諾數

                 所需的速度分布在流量管流Q和平均速度U零對管軸對稱。由于壁的摩擦,他們已經接近零速度和更高的速度(墻1.1u零1.2u−零at the Centre)。for higher Reynolds數View the MathML source,與運動速度N與管內徑D速度分布更均勻,由于湍流混合。這導致在水力要素變化KHUFM的。在調查了重新距離之間View the MathML source和View the MathML source0.15%這五個和弦變化**大。的影響是不太明顯的高雷諾茲數。如果我們推斷KH在給水處理電路的條件下,即在Re=22×10六從測量的變化,KH在Re=4.5×10六小于0.1%。如果流是原狀在雷諾茲范圍外推是可行的。它的目的是驗證在日本高雷諾茲校準設施這一假設[ 6 ]。

      1.5。水化學

                 給水凈化水與低水平的溶解的礦物質保護鍋爐和汽輪機的腐蝕、結垢?;瘜W物質如肼或氨加入清除多余的氧或分別提高博士所謂的空調只會導致比較從稠油熱水液體到UFMS寬的工作范圍內,粘度和密度的微小變化。肺結核,是本研究所使用的流程也使用條件的水,在水的質量上,給水的代表。另一方面,像給水流量磁鐵物質已知會導致存款導致1%差壓流量儀表偏差[ 7 ]。目前對水化學相關問題的研究主要集中在存款。有持續的努力來檢測所造成的存款與電磁流量計的信號信息或通過使用額外的獨立流量儀表漂移。

      1.6。聲學

                 因為在這種情況下校準與聲音的速度大于1400米的水上表演−1和**大流速小于7 m s−1,馬赫數View the MathML source一般低于0.005。水力因素的變化KH由于從直線的路徑軌跡偏差近似View the MathML source[ 8 ]在這種情況下,是小于25 ppm。給水中的應用,速度是10米以下−1與聲音的速度是大于1000米的−1。馬赫數將仍然低于0.01,由此產生的誤差在0.01%以下。它不需要考慮在這里。

      1.7。零點

                 電磁測量原理是基于在與皮秒分辨率要求的流體測量電磁傳播時間。機電效應對傳感器和信號鏈如電纜和放大器對信號之前就通過流體。由此產生的系統誤差主要取決于信號延遲時間的變化,導致所謂的零點誤差。一個精確的零點校準只能如果流體是完全靜止的,聲音的速度是確切地知道?,F場安裝和流量試驗臺通常不滿足這些條件和特殊的設置需要在溫度傳感器的特性[ 9 ]和壓力[ 10 ]可以測試。通過使用一個專用的校準程序,一零點小于0.1毫米的−1在實驗室獲得。零點影響小的流速**和這樣的錯誤出現在標定結果為低流量,典型的轉移。它包括低流量在性能測試是有用的。如果0.2%個目標的不確定性的貢獻是理想View the MathML source零點,需要用不確定度優于2毫米的確定−1在現場。

      1.8。米體展開

                 用于高溫應用中,流量計的體熱膨脹起著重要的作用,這就是為什么使用校正因子[ 5 ]。壓力差動裝置,如孔板、管道直徑的計算考慮了熱膨脹和壓力以及[ 11 ]。對于UFM,一個簡單的線性擴展在以下修正系數表身體的結果:

      方程式(二)
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                 當一個UFM校準的20°C和使用230°C,View the MathML source和View the MathML source有一個變化,1%由于熱膨脹。過程壓力也能導致一個,雖然小,儀表的身體取決于施工變形。有限元模擬可以用來評估計體變形8 MPa的壓力下。實驗驗證,因為流量試驗設施通常不能產生所需的高壓力是不可行的。
      2。方法
      2.1。測量設備

                 的wzp(wärmezählerprüfstrecke,熱能表檢定裝置)是一種重量流量傳感器從DN 80至400校準測量設備(元件熱與冷米)以及合格評估流量傳感器的研究根據中期(測量儀器指令)mi-004水作為熱輸送流體的溫度范圍從3到90°C和流率從3到1000米三H−1與相對量的測量不確定度的實現View the MathML source。該設施的技術規范的概括表2。圖1。是測量大廳的照片。

      表2。
      該測量裝置的主要參數。
      流量測量部分一80–dn,DN 200 3–200米三H−1
      流量測量部分二80–dn,DN 400 3–1000米三H−1
      溫度范圍(包括測量部分,所有模式) 3–90°C
      溫度漂移 MK / h<50
      雷諾茲數范圍內,測量斷面一 0.33×10四<Re<1.08×10六
      雷諾茲數范圍內,測量斷面二 0.16×10四<Re<5.42×10六
      稱重罐容量 20毫克
      REL。稱重擴展不確定度(k=2) 十−5
      在測量截面公稱長度 25 m
      該測量截面的波紋 <2 mm/m
      法蘭不匹配 < 50μM
      管粗糙度、雙屏蔽和不銹鋼管 < 0.5μM
      相對擴大體積的測量不確定度(k=2) < 4×10−4
      表選項
      Measuring hall with test sections.
      圖。1。
      與試驗段測量霍爾。
      圖選項
      體積流率和溫度的函數是根據標準DIN EN 24185用重力測量原理測量,從而直接溯源到SI單位質量、溫度和時間。

                 程序中采用的均是靜態稱重法與飛行的開始和停止。在泵的運行方式,泵送流量串級通過試驗段和測試儀。流量是一個閉環控制調節。在流量穩定,測量開始和流轉入稱重罐。在每次測試之前,預期的脈沖計數的參考表灌裝稱重罐是從選定的填充量與參考表的脈沖值計算(100脈沖/升)。當參考表注冊所期望的脈沖數,切換開關回到閉環。由于分流特性的切換過程在開始和結束的充填過程是漸進的。這個過程的特點是不同的流速和溫度小于不確定性View the MathML source發現由于分流誤差。稱重系統達到穩定狀態的測量質量的實際重量后確定。量,通過參考表(參考表測試卷)是在參考表和測試體積重量的位置從流體密度。這個K-參考儀表系數的測試卷和采集到的脈沖數計算。參考表,因此在目前的條件和測試卷的校準可以通過總結脈沖計算。在測試儀表的偏差計算如下。在測試儀表的體積成比例的脈沖輸出(3脈沖/升)。在測試儀表的脈沖輸出計數直到指定的脈沖數(在我們的情況下達到51000)。在測試儀表和**后一個脈沖的很好脈沖用于觸發第二計數器的參考表。測量的參考表和測試儀同時發生但彼此獨立。在測試儀的測量誤差與標準儀表和測試儀表,在兩個位置的流體密度的脈沖數計算。

      2.2。溫度控制

                 溫度是影響熱水校準尤為重要,領導的要求,是實現這一設施。一個重點是溫度的精確測量。溫度在35個地點在一四線連接Pt 100電阻傳感器測量。一個單一的數字萬用表使用一個多路復用器和100個參考電阻和View the MathML source連接到**后兩通道。每個測量由很好參考電阻然后Pt 100傳感器測量一個周期。溫度的測量和修正性的二次校準功能,根據標準DIN EN 60751事后計算。常數是與國家標準的對比得出溫度并存儲在設備數據庫服務器。這也適用于校準的參考電阻值。作為一個例子,在圖2。該測段的入口和出口之間的溫差是顯示當前測量活動。由于測量部分是25米長,還有一段很長的時間流逝中的流體測量部分,如25的時候View the MathML source。設備管道因此雙屏蔽和保持流體的溫度,而不是到處都。例如,儀表運行包和減速器暴露于環境溫度。溫度高于周圍環境,因此出口溫度將在出口和低于環境溫度的溫度下稍小,出口溫度會略高。平均值之間的入口和出口溫度作為計算被測水表的位置密度的參考溫度。對于當前的安裝,一個明顯的差異大于50 MK才發現U零2米以下的−1,對應View the MathML source。

      Temperature difference between inlet and outlet of the measuring section.
      圖2。
      在測量段進出口溫差。
      圖選項
      在測量大廳,有不可避免的空氣運動,由于太陽輻射或對流,人員和機械運動。因此,稱重系統是封閉的,有空調的去耦從環境熱力學的影響。熱條件穩定在外殼上面有加熱器溫度溫度。

      基于設施的大溫度范圍內也有大量的空氣中的水蒸氣的能力。此外,溫度的差異會導致冷凝水對稱重系統表面的積累以及在儲罐蒸發損失。的影響是通過吹飽和和回火空氣進入稱重箱和外殼緩解。

      2.3。密度

                 水的密度是影響**大的主要是因為體積和重量測量儀器的校準是基于質量測量[ 12 ]。它必須考慮計算計偏差,密度隨溫度約3.6% 4和90°C.溯源是由頻繁的國家實驗室送水密度變化時,探頭之間建立。圖3。顯示測得的密度與兩清潔水的參考配方的比較[ 13 ]和[ 14 ]。該設施的水密度偏離不超過0.003%從干凈的水通過投注等了上述不確定性的校準也約0.003%(k=2)。因此,在制定使用的測量軟件,但事實上,密度隨壓力的變化被忽略。本校準活動,線壓力為0.2 MPa。這導致了一個系統的負偏移之間的體積約0.008%在稱重罐,由于壓縮管的測試卷。它可以糾正,但被認為是小的足以忽略。

      Calibrated water density of the facility in comparison to formulations by Bettin ...
      圖3。
      水的密度校準設施的投注和Spieweck公式的比較[ 13 ]和IAPWS-IF97。
      圖選項
      2.4。流條件

                 檢查是否有任何流量的干擾,測量減速器的下游在測量段的入口速度分布(見圖5。)。測量在管道全斷面在281點使用激光多普勒測速儀(LDV)的速度分布[ 15 ]。結果濃縮圖4。。測量網格顯示為鑲嵌圖。在14個徑向位置R / R,有20個測量位置在圓周方向。在核心區R / R<0.6,測得的速度幾乎是一致的。在邊界層區域,還有在圓周方向一致,考慮到激光測速系統,在該地區具有更高的測量不確定度。這證明了入口流量剖面是旋轉對稱的原狀。在減速器的速度分布也很平相比發達國家。它將發展但因為只有View the MathML source儀表的運行包上不會有一個充分發展的國家。然而,結果表明它將對稱和原狀。由于這種理想的上游來流條件不在外面流動實驗室設施,**大的是包括在儀表運行包中包含的流量調節器。

      Inlet flow profile for Re=725×103. Inlay: distribution of measuring positions on ...
      圖。4。
      入口流profile forView the MathML source。Inlay:測量管道橫截面的位置分布。
      圖選項
      2.5。流量儀表

      我們研究了流量計是一個8英寸(DN 200)電磁流量計的altosonic從科隆,V模型,下面稱為**大。本設計適用于給水的應用高達250°C,我們從我們的兩個工廠主的結果。這些電磁流量計從科隆,OPTIFLUX模型,用陶瓷內襯。主表1(EMF1)使用了高達200米三H−1與主表2(核)的高流動率。

      2.6。液壓配置

                 由科隆測量包的UFM匹配進、出口段View the MathML source(4米)和View the MathML source(1米),分別。在包口段前,19管束整流器(根據ISO 5167,看圖6。)安裝實現從上游流速分布的改進的獨立性。進入圖5。,對測試設備的安裝配置概要顯示。管道的內直徑View the MathML source和米有一個內部的還原View the MathML source,對應于約4%面積的變化。大直徑設備理想的充分發展的條件下,不能在實踐中實現。這個包的上游,有8米,從入口段減速額外進口段(DN 400,View the MathML source)。上游管道特點液壓夾緊連接避免發生在法蘭接口的差距。法蘭適配器是安裝在前面的包。

      Hydraulic configuration.
      圖5。
      液壓配置。
      圖選項
      Flow straightener.
      圖6。
      流矯直機。
      圖選項
      2.7。測試卷

                 對于調查的雷諾茲數范圍以上View the MathML source不可避免的,有百分之幾的局部湍流速度波動。這并不矛盾,事實上,好的設施,平均流場穩定的范圍內,例如0.1%,因為這些湍流波動的旋渦運動,不利于凈流動引起的。由于UFM樣品的瞬態流場波動主導流量指示的經驗標準偏差,如脈沖輸出。標準差的增大,如果使用小的內部的平均時間。另一方面,總是有工藝流程和脈沖輸出,因為所需要的數字信號處理之間的一個小的時間延遲。一個更大的平均時間是有用的在過程中的應用,但不能用于校準。一種解決方案是所謂的校準模式具有脈沖輸入使用流量計算機體積**大的。但該方法只能用于容積與重量的測量原理,由于測試量是事先不知道的但是測量結果??傊?,一定的**小測試時間T和卷v所需達到的平均測量值的融合[ 16 ]。湍流時間尺度τ ≈ 0.15D/u零一直被認為是一個可能的限制因素。在我們的案例T小于33毫秒,因為View the MathML source和View the MathML source。**大的有一個采樣時間步View the MathML source。因為這是比T,樣品可以被認為是統計獨立的相關樣本的數量為每個測量n=t/tS=V/Q/tS。實證的標準偏差的時間分辨血流信號S / Q(Q)**大的發現是約1%在我們的測量,主表(電磁流量計)小于0.25%。一般來說,該值取決于測試設備的流動穩定性和路徑規劃。例如,在多徑UFMS,靠近墻的和弦都暴露在高湍流水平,這導致了對標準差的貢獻很大。

      平均值的標準不確定度的結果View the MathML source與0.013%和0.02%之間的17米的電流測試卷三,根據不同的流量。同意與基線水平觀察到連續的測試運行的標準偏差(見圖12。)。

      日日干夜夜操

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