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            電磁流量計在線校準的可靠性分析

            來源:新疆維吾爾自治區計量測試研究院作者:竇 華 , 吳 輝 , 李月童 , 劉敦利發表時間:2020-09-08 16:44:06

             摘要:通過對特定實驗得到的數據進行建模分析,以不確定度的方式評價在線校準的可靠性。得到結果為U=0.62%(k=2),略大于電磁流量計本身的**大允許誤差±0.5%,疊加后的示值誤差的可靠性區間為(-1.12%~1.12%)。由此說明,在線校準的方式基本滿足其常規使用時的±2%誤差限要求,具備較強可靠性。

             
            引言
            電磁流量計以其無可動部件、無阻流件、計量性能高、量程比寬和耐腐蝕性強等優勢,廣泛應用于污水、氟化工、生產用水、自來水行業以及醫藥,鋼鐵等等諸多行業[1]。受限于計量過程的連續性,電磁流量計拆卸送檢的溯源方式逐漸被在線校準的方式所替代[2-3]。但在線校準的結果受主標準器計量性能和測量過程的影響較大,可靠性有待研究和確認。本文采用一臺0.5級便攜式超聲流量計對一臺DN100mm電磁流量計的常規流量點進行在線校準測試,并以不確定度的方式評價和分析其測量結果的可靠性[4]。
             
            1、實驗方法
            主標準器選用0.5級便攜式超聲波流量計,測量范圍DN(15~3000)mm。被測對象選用一臺DN100mm的電磁流量計,其流量范圍(50~500)m3/h;準確度等級0.5級。將電磁流量計安裝在符合要求的管道上,保證流量計與前后直管段同軸安裝。將便攜式超聲流量計用夾具固定在相應的管道上,以循環水為檢測介質,調節流量點至**大流量的70%流量點,運行5min,
            等待介質溫度、壓力和流量穩定后進行正式檢測[5]。測試過程中通過比較標準表和被檢表的瞬時流量,獲得對應檢測點的示值誤差,流量點取100m3/h,每個流量點檢測6次,取其平均值作為該流量點的示值誤差。
             
            2建立數學模型
            2.1數學模型
            電磁流量計的流量示值誤差
            式中:δ為電磁流量計的流量示值誤差,%;Qi為電磁流量計的工作點流量值,m3/h;Qs為標準表便攜式超聲流量計顯示的流量值,m3/h。
             
            2.2靈敏系數
            靈敏系數
            式中,c1、c2為靈敏系數;
             
            2.3傳播律公式
            由于各項彼此獨立不相關,故:
            合成標準不確定度
            式中:uc為合成標準不確定度,%;u(Q)i、u(QS)為電磁流量計、標準表超聲流量計引入的標準不確定度,m3/h;u(rQ)i、u(rQS)為電磁流量計、標準表超聲流量計引入的相對標準不確定度,%。
             
            3分量評價
            3.1輸入量Qi
            輸入量Qi的標準不確定度來源主要是由被測電磁流量計重復性引起的[6],可通過連續測量得到,采用A類評定方法評定。在100m3/h的檢測點在重復性條件下測量6次,結果見表1。
            測試結果
            單次實驗標準偏差用貝塞爾公式進行計算:
            單次實驗標準偏差公式
            式中,u為單次實驗標準偏差,m3/h;n為測量次數。以算術平均值作為測量結果,則測量結果重復性引入的不確定度分量為:
            測量結果重復 性引入的不確定度分量為
            3.2輸入量QS
            輸入量QS的標準不確定度來源主要是便攜式超聲流量計本身測量誤差,采用B類方法進行評定。其準確度等級為0.5級,按均勻分布考慮,則有
            輸入量 QS 的標準不確定度來公式
            4合成評價
            4.1分量匯總
            以上標準不確定度分量匯總見表2所示:
            相對不確定度匯總表
            4.2分量合成
            根據公式(3),計算合成標準不確定度為:
            20200908164832.jpg
            取包含因子k=2,則擴展不確定度為:
            20200908164838.jpg
             
            5結論分析
            上述數據得到在線校準的擴展不確定度為U=0.62%(k=2),由于電磁流量計的準確度等級為0.5級,即其**大允許誤差為±0.5%,兩者疊加后,本次在線校準結果的可靠性區間為-1.12%~1.12%。對于現場使用的電磁流量計,受介質、環境、管道等多種工況條件的限制,很難達到實驗室標定時的計量能力。一般來說,其計量誤差保持在±2%誤差限之內即為符合要求。本次在線校準結果的可靠性區間在±2%范圍內,由此說明校準結果具備較強的可靠性[9]。
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