浅析时差式超声流量计的检定工作的相关操作规程

超声波流量计周期检定的必要性

任何仪器仪表无论是在刚出厂时，还是在设备的保管使用过程中，都需要对产品进行检定，超声波流量计也不例外。从生产线上下来的产品，其产品的合格与否，是否存在品质达不到使用的要求产品，不仅需要在生产的各个环节中进行质量的控制，更需要在包装销售前对仪表产品进行相关的检定工作。而对于已经投产的仪表设备，因为存在外界因素的影响，元器件本身也存在老化以及机械磨损等情况，产品的工作性能必然会随着时间在衰减，其中一部分会使其误差超出技术条件的要求。如果继续使用这些超差的仪器仪表进行测量工作，必然会导致产品质量的不稳定，导致不合格产品出现而不能被发现。同理，用这样的仪器仪表进行参数测试或科学实验，其测量数据必然不可靠。 

对于使用仪器的数量不是很大的单位来说，只需要定期地将所使用的各种仪器仪表送有关部门检定，问题并不复杂的对使用数量大的单位，尤其是对设计、生产各种产品的工厂、科研单位的计量部门来说，由于所用的测量仪器的品种多、数量大，不可能将所有的仪器都送往上级计量部门检定，因此，必须建立本单位的计量标准，安排这些仪器在本单位内进行周期检定，这是一项繁重复杂的任务。只有将各种仪器从购置入库开始，直到报废为止，始终纳入周期检定的轨道，才能保证这些仪器的量值准确，始终处于良好的工作状态。

一、超声流量计的计量性能要求

(一)准确度等级

超声波流量计在qt≤q≤qmax的流量范围内，其大允许误差应符合表2-11的规定，在qmin≤q〈qt的流量范围，大允许误差不超过大允许误差的2倍，且对气体q_t应不大于3m/s， 对液体q_t应不大于O.6m/s。连续2次检定之间仪表系数的调整量应不大于准确度等级所对应的大允许误差。q_t为分量流量。

(二)重复性

流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的大允许误差的1/3。

(三)双向测量的流量计应在两个测量方向分别进行检定

(四)外夹式流量计应在D_N200mm以上管径检定并使用

二、通用技术要求

(一)技术资料

流量计应附有使用说明书。周期检定的流量计还应有前次的检定证书及本检定周期内使用中检验的检验报告。

外夹式超声波流量计的随机文件中应详细说明流量计的安装方法和使用要求。

(二)标志

①流量计应有明显的流向标志。

②流量计应有铭牌。表体或铭牌上应注明：制造厂名，产品名称及型号，出厂编号，计量器具制造许可证标 志，大工作压力，公称直径或其适用管径范围，适用工作压力和工作温度范围，在工作条件下的大、小流量或流速，准确度等级，防爆等级和防爆合格证编 号，以及其他有关技术指标，制造年月等。

③每一对超声波换能器应在明显位置标有**性的惟一性标志和安装标志。

④当换能器的信号电缆与超声波换能器需一一对应时，应在明显位置标有**性的惟一性标志和安装标志。

(三)工艺

①新制造的流量计的外表应有良好的处理，不得有毛刺、刻痕、裂纹、锈蚀、霉斑和涂层剥落现象。

②流量计表体的连接部分的焊接应平整光洁，不得有虚焊、脱焊等现象。

③接插件必须牢固可靠，不得因振动而松旷或脱落。

④显示的数字应醒目、整齐，表示功能的文字符号和标志应完整、清晰、端正。

⑤按键应手感清楚，没有粘连现象。

?密封面应光滑，不得有损伤。

⑦流量计各项标记正确，新制造的流量计表面应色泽均匀，涂镀层不得有起皮、剥落等现象；读数装置上的防护玻璃应有良好的透明度，没有使读数畸变等妨碍读数的缺陷。有特殊安装、调试要求的流量计应附带完整的安装、调试工具。

修正系数应有保护功能，避免意外更改，机械方法调整系数的流量计应能在调整后加铅封。流量计系数的值应与上次检定时置入的系数相同并没有进行过修改。还要进行密封性检查，将流量计安装到装置上后，通入大工作压力5min，流量计应无渗漏。

三、计量器具控制

计量器具控制包括型式评价、*次检定、后续检定和使用中检验。

流量标准装置(以下简称装置)及其辅助测量仪表均应有有效的检定证书。装置测量结果的不确定度应不大 于被检流量计大允许误差的1/2。每次测量时间应不少于装置允许的短测量时间。当采用脉冲数进行检定时，由脉冲数引入的不确定度应不大于被检流量计重 复性的1/3。流量计管道安装要求其紧邻的上、下游须安装一定长度的直管段，该直管段除取压孔、温度计插孔外应元其他障碍及连接支管。具体依据流量计使用 说明书要求。流量计上、下游的直管段，其内径与流量计的公称通径D_N之差，一般应不超过D_N的3%，并不应超过±5mm。对于准确度等级不低于1.0级的气体流量计和准确度等级不低于O.5级的液体流量计，流量计上游20D_N和下游5D_N长度内的直管段内壁应清洁，无明显凹痕、积垢和起皮等现象。当直管段长度不够时，可以安装整流器。

超声波流量计与其试验管段的连接部位应没有泄漏；连接处的密封垫不得突出流体内。

需要测量流经流量计的流体温度时，可直接从流量计表体上的测温孔测温。如流量计表体上无测温孔，应根 据流量计本身要求和有关规定确定温度的测量位置。如无特殊要求，对于单向测量的流量计，应将温度测量位置设在流量计下游距法兰端面3D~5D处；对于双向 测量的流量计，应设在距流量计法兰端面至少5D处。温度计插入深度一般不超过管道直径的1/3，对大口径管道不超过75mm。所用温度计的测量误差对检定 结果造成的影响应小于流量计大允许误差的1/5。

需要测量流经流量计的流体压力时，可直接从流量计表体上的取压孔取压。如流量计表体上无取压孔，应根 据流量计本身要求确定压力的测量位置。如无特殊要求，装置应在流量计上游侧10D处安装压力计。取压孔轴线应垂直于测量管轴线，直径为（4~12)mm。 取压孔在管道内壁的出口处水平面的投影应是圆的，其边缘应与测量管道内表面平齐，并尽可能锐利，不能有毛刺。所用压力计的测量误差对检定结果造成的影响应 小于流量计大允许误差的1/5。

当检定用液体的蒸气压高于环境大气压力时，装置应是密闭式的。

用于检定的所有电气设备应在同点接地线。

①检定用流体应充满试验管道，其流动应无旋涡。

②检定用流体应是清洁的，无可见颗粒、纤维等物质。

③液体流量计应使用液体作为检定用流体，气体流量计应使用气体作为检定用流体。且检定介质与使用介质的密度、黏度等物理参数相接近。

对工作压力在0.4MPa以上的气体流量计，管道内气体的表压力不低于O.lMPa并尽量使其与实际使用条件相一致。对工作压力在0.4MPa以下的流量计，管道内气体的表压力不得高于0.4MPa，可在常压下进行检定。

在检定的压力和温度条件下无游离水或油等杂质存在，且气体中水蒸气在检定过程中不会发生相变，粉尘等固体物的粒度应小于5μm。

对准确度等级不低于1.0级的流量计，在每个流量点的每一次检定过程中，检定用气体的温度变化应不大于士O.5℃，对准确度等级低于1.5级的流量计，在每个流量点的每一次检定过程中，检定用气体的温度变化应不大于±l℃。

检定用气体为天然气时，天然气气质应符合GB/T 17820二类气的要求，天然气的相对密度为O.55~0.80。

检定用气体为天然气时，在检定过程中，气体的组分应相对稳定。天然气取样应按GB/T 13609执行，天然气组成分析按GB/T 13610执行。

在每个流量点的检定过程中，压力波动应不大于±0.5%。

检定环境条件环境温度(15~45)℃；大气相对湿度一般为(45~85)%RH；大气压力一般为(86~106) kPa。

外界磁场应小到对流量计的影响可忽略不计。机械振动和噪声应小到对流量计的影响可忽略不计。

当以天然气等可燃性或爆炸性流体为介质实际流体检定的场合，所有检定装置及其辅助设备、检测场地都应满足GB/T 50251的要求，所有设备、环境条件必须符合GB/T 3836的相关安全防爆要求。

检定时原则上须将被检流量计及上、下游直管段、流量调整器(可选)和流量计算机等全套系统一起送检。

流量计应使用说明书中应对换能器给出工作压力范围和工作温度范围，并提供换能器安装的几何尺寸。表体安装的超声波流量计在随机文件中应包括流量计出厂检验时的几何检验技术报告。

型式评价、*次检定、后续检定和使用中检验的项目列于表2~12中。

外观检查用日测的方法检查流量计外观，应符合要求。示值误差检定包括运行前检查：

连接、开机、预热，按流量计说明书中指定的方法查验流量计参数设置是否正确；

用目测的方法检查流量计密封性，应符合要求；

流量计应在可达到的大检定流量的70%~****范围内，至少预运行5min，等流体温度、压力和流量稳定后方可进行正式检定；

检定流量点应包含下列流量点：qmin，q_t， 0.25qmax，0.40qmax,0.70qmax和qmax。当流量计量程比大于1：20时，增加一检定点，其流量为0.lqmax。

在检定过程中，每个流量点的每次实际检定流量与设定流量的偏差应不大于±5%或不大于士l%qmax，小流量点的流体流速应不小于流量计铭牌标示的小流速。

当超声波流量计量程比大于1：20且由于装置限制大检定流量不能达到qmax时，除qmin和q_t，外其余五个流量点应在q_t和可达到的大检定流量的范围内均匀选择，且可达到的大检定流量至少为20q_t。

每个流量点的检定次数应不少于3次，对于型式评价和准确度等级优于0.5%的流量计，每个流量点的检定次数应不少于6次。

操作步骤：

用调节阀把流量调到规定的流量值，稳定5min。同时启动标准器(或标准器的记录功能)和被检流量计 (或被检流量计的输出功能)，记录标准器和被检流量计的初始示值，按装置操作要求运行一段时间后，同时停止标准器(或标准器的记录功能)和被检流量计(或

示值误差计算

流量计单次检定的示值误差

式中： E_ij——第i检定点第j次检定被检流量计的相对示值误差，%；

Q_ij——第i检定点第j次检定时流量计显示的累积流量值，是仪表系数与输出脉冲数的乘积， m³；

Q_sij——第i检定点第j次检定时标准器换算到流量计处状态的累积流量值， m³；

q_ij——第i检定点第j次检定时流量计显示的瞬时流量值，可为一次实验过程中多次读取的瞬时流量值的平均， m³/h；

q_sij——第i检定点第j次检定时标准器换算到流量计处状态的瞬时流量值， m³/h。

其中：

对于气体流量计，按下式计算Q_sij

式中：T_s、Tm——分别为第i检定点第j次检定时标准器和流量计处的流体热力学温度， K；

Zs、Zm——分别为第i检定点第j次检定时标准器和流量计处的气体压缩系数。

各检定流量点的相对示值误差。

流量计各检定流量点的相对示值误差按下列公式计算

式中：Ei——第i检定点被检流量计的相对示值误差，%；

n——第i检定点检定次数；

E_ij——第i检定点第j次检定时流量计的相对示值误差。

流量计的相对示值误差

流量计的相对示值误差为

式中：(E_i）max——流量计各检定点相对示值误差中大值。

流量计的(测量)重复性

当每个流量点重复检定n次时，该流量点的重复性按下式评定：

式中：(K_r)_i——第i检定点的(测量)重复性；

k_i——第i检定点的平均流量计系数；

K_ij——第i检定点第j次检定的流量计系数。

流量计的(测量)重复性：

式中：Er——流量计的(测量)重复性。

流量计经检定后可按适合的方法对流量计进行系数修正，新流量计系数置入流量计后，应在q_t以下及以上分别选至少1个流量点进行测试以确认其修正效果。

检定结果处理：经检定合格的流量计发给检定证书，经检定不合格的流量计发给检定结果通知书，并注明不合格项目。经使用中检验的流量计发给测试证书或校准证书。

流量计应每2年检定一次。如流量计具有自诊断功能且能够保留报警记录，也可每6年检定一次井每年在使用现场进行使用中检验。

周期检定的流量计必须在检定时附带由具有计量检定校准资格的单位出具的检定证书及使用中检验的测试报告或校准报告。

(本文由润中仪表科技有限公司整理发布)