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电磁流量计在线校准的可靠性分析

来源:新疆维吾尔自治区计量测试研究院作者:窦 华 , 吴 辉 , 李月童 , 刘敦利发表时间:2020-09-08 16:44:06

 摘要:通过对特定实验得到的数据进行建模分析,以不确定度的方式评价在线校准的可靠性。得到结果为U=0.62%(k=2),略大于电磁流量计本身的**大允许误差±0.5%,叠加后的示值误差的可靠性区间为(-1.12%~1.12%)。由此说明,在线校准的方式基本满足其常规使用时的±2%误差限要求,具备较强可靠性。

 
引言
电磁流量计以其无可动部件、无阻流件、计量性能高、量程比宽和耐腐蚀性强等优势,广泛应用于污水、氟化工、生产用水、自来水行业以及医药,钢铁等等诸多行业[1]。受限于计量过程的连续性,电磁流量计拆卸送检的溯源方式逐渐被在线校准的方式所替代[2-3]。但在线校准的结果受主标准器计量性能和测量过程的影响较大,可靠性有待研究和确认。本文采用一台0.5级便携式超声流量计对一台DN100mm电磁流量计的常规流量点进行在线校准测试,并以不确定度的方式评价和分析其测量结果的可靠性[4]。
 
1、实验方法
主标准器选用0.5级便携式超声波流量计,测量范围DN(15~3000)mm。被测对象选用一台DN100mm的电磁流量计,其流量范围(50~500)m3/h;准确度等级0.5级。将电磁流量计安装在符合要求的管道上,保证流量计与前后直管段同轴安装。将便携式超声流量计用夹具固定在相应的管道上,以循环水为检测介质,调节流量点至**大流量的70%流量点,运行5min,
等待介质温度、压力和流量稳定后进行正式检测[5]。测试过程中通过比较标准表和被检表的瞬时流量,获得对应检测点的示值误差,流量点取100m3/h,每个流量点检测6次,取其平均值作为该流量点的示值误差。
 
2建立数学模型
2.1数学模型
电磁流量计的流量示值误差
式中:δ为电磁流量计的流量示值误差,%;Qi为电磁流量计的工作点流量值,m3/h;Qs为标准表便携式超声流量计显示的流量值,m3/h。
 
2.2灵敏系数
灵敏系数
式中,c1、c2为灵敏系数;
 
2.3传播律公式
由于各项彼此独立不相关,故:
合成标准不确定度
式中:uc为合成标准不确定度,%;u(Q)i、u(QS)为电磁流量计、标准表超声流量计引入的标准不确定度,m3/h;u(rQ)i、u(rQS)为电磁流量计、标准表超声流量计引入的相对标准不确定度,%。
 
3分量评价
3.1输入量Qi
输入量Qi的标准不确定度来源主要是由被测电磁流量计重复性引起的[6],可通过连续测量得到,采用A类评定方法评定。在100m3/h的检测点在重复性条件下测量6次,结果见表1。
测试结果
单次实验标准偏差用贝塞尔公式进行计算:
单次实验标准偏差公式
式中,u为单次实验标准偏差,m3/h;n为测量次数。以算术平均值作为测量结果,则测量结果重复性引入的不确定度分量为:
测量结果重复 性引入的不确定度分量为
3.2输入量QS
输入量QS的标准不确定度来源主要是便携式超声流量计本身测量误差,采用B类方法进行评定。其准确度等级为0.5级,按均匀分布考虑,则有
输入量 QS 的标准不确定度来公式
4合成评价
4.1分量汇总
以上标准不确定度分量汇总见表2所示:
相对不确定度汇总表
4.2分量合成
根据公式(3),计算合成标准不确定度为:
20200908164832.jpg
取包含因子k=2,则扩展不确定度为:
20200908164838.jpg
 
5结论分析
上述数据得到在线校准的扩展不确定度为U=0.62%(k=2),由于电磁流量计的准确度等级为0.5级,即其**大允许误差为±0.5%,两者叠加后,本次在线校准结果的可靠性区间为-1.12%~1.12%。对于现场使用的电磁流量计,受介质、环境、管道等多种工况条件的限制,很难达到实验室标定时的计量能力。一般来说,其计量误差保持在±2%误差限之内即为符合要求。本次在线校准结果的可靠性区间在±2%范围内,由此说明校准结果具备较强的可靠性[9]。