一种电磁流量计在线校准方法

技术领域

本发明涉及校准领域，特别涉及一种电磁流量计在线校准方法。

背景技术

电磁流量计以其安装方便、准确度高等优点，在我国自来水贸易结算、污水排放中被广泛使用。一方面贸易结算和污水排放要求定期进行计量检定，在我国，0.5级及以下的电磁流量计的检定周期为2年，且需要拆下送实验室检定，另一方面，许多电磁流量计由于停止运行影响生产、拆卸运输困难等问题，无法实现定期的离线检定，特别是大口径电磁流量计拆卸更是困难。因此，国内很多计量检测机构在开展电磁流量计的在线校准，从而解决电磁流量计的量值溯源问题。

目前，电磁流量计在线校准常用的标准器是外夹式超声波流量计，将标准器夹持在被测流量计管道上，通过比对标准器和被校流量计的流量来确定被校流量计的计量特性。图1是外夹式超声波流量计V形测量法，是以超声波在流体内顺逆两个传播方向，利用传播时间差与流体流速之间的关系，求得流体流量的。

目前，使用外夹式超声波流量计作为标准表，来对对电磁流量计进行现场校准存在如下特点：一方面，现场校准时，标准表直接夹在被检流量计管道上，不需要企业停止生产，给企业带来方便；另一方面，使用标准表现场校准流量计之前，要在实验室液体流量标准装置上做标定溯源，往往是在装置的某个管道口径、某一管道材质和几个流速点进行标定溯源，但现场校准时，超声波流量计会被应用在不同管道口径、不同管道材质和不同流速点上，因而不能复现溯源的状态，不能真实反映电磁流量计的误差值，存在校准精度不高的缺陷。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种电磁流量计在线校准方法，用于提高校准精度。

本发明提供一种电磁流量计在线校准方法，包括：

建立管道特征数据与仪表系数的对应关系，所述管道特征数据包括管道材质、管道口径和流速；

将标准器夹持在被测电磁流量计所在的目标管道上；

获取目标管道的特征数据；

根据管道特征数据与仪表系数的对应关系，查找获得与所述目标管道的特征数据对应的目标仪表系数；

根据所述目标仪表系数对标准器中的仪表系数进行修正；

根据修正后的标准器对被测电磁流量计进行校准。

优选地，所述建立管道特征数据与仪表系数的对应关系包括：

将标准器在实验室流量标准装置上的不同管道特征条件下分别进行溯源，获得与各管道特征对应的仪表系数，

将所述仪表系数与对应的管道特征进行存储。

优选地，所述管道的材质包括不锈钢、碳钢和PVC，所述管道的口径包括25mm、80mm、100mm、150mm、200mm和250mm，所述管道的流速包括0.5m/s、1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s、2.5m/s、3.0m/s、3.5m/s和4.0m/s。

优选地，所述仪表系数为标准流量与标准器显示流量的比值。

优选地，所述根据管道特征数据与仪表系数的对应关系，查找获得与所述目标管道的特征数据对应的目标仪表系数，包括：

将目标管道的特征数据与所述管道特征数据进行匹配，将匹配成功的管道特征数据所对应的仪表系数作为与所述目标管道的特征数据对应的目标仪表系数。

优选地，所述根据所述目标仪表系数对标准器中的仪表系数进行修正包括：

将所述目标仪表系数输入所述标准器中，用所述目标仪表系数替代标准器当前的仪表系数。

优选地，所述标准器为外夹式超声波流量计。

由于上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明先将标准器在实验室液体流量标准装置上溯源，溯源时在不同流速范围、不同管道口径、不同管道材质状态下分别进行，得到每种状态下对应的仪表系数，使用标准器在现场校准电磁流量计时，选择与现场相同或相近的流速大小、管道口径、管道材质所对应的仪表系数来对标准器进行修正，使标准器现场使用状态与实验室溯源状态保持一致或接近，从而提高了测量精度，进而可以确保校准结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是外夹式超声波流量计作为标准表进行现场校准的示意图；

图2是外夹式超声波流量计在实验室溯源的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种电磁流量计在线校准方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

实施例

现有的电磁流量计在线校准方法采用先在实验室液体流量标准装置上座标定溯源，然后应用到现场的被测电磁流量计所在的管道上。但是存在如下问题：

(1)标准器在实验室溯源一般是在一个管道口径上进行，而在现场校准时应用在不同管道口径上，管道口径与实验室溯源时不一致；

(2)标准器在实验室溯源一般是在一个管道材质上进行，而在现场校准时是在不同管道材质进行，管道材质与实验室溯源时不一致。

(3)标准器在现场校准时的流速点与在实验室溯源的流速点不一致。

由于现场测量的条件与实验室溯源的条件存在的差距，容易导致测量精度低，校准结果不准确。

针对以上现状，本实施例提供一种电磁流量计在线校准方法，请参见图1，该方法包括：

S101：建立管道特征数据与仪表系数的对应关系，所述管道特征数据包括管道材质、管道口径和流速；

S102：将标准器夹持在被测电磁流量计所在的目标管道上；

S103：获取目标管道的特征数据；

S104：根据管道特征数据与仪表系数的对应关系，查找获得与所述目标管道的特征数据对应的目标仪表系数；

S105：根据所述目标仪表系数对标准器中的仪表系数进行修正；

S106：根据修正后的标准器对被测电磁流量计进行校准。

具体地，步骤S101中建立管道特征数据与仪表系数的对应关系包括：

将标准器在实验室流量标准装置上的不同管道特征条件下分别进行溯源，获得与各管道特征对应的仪表系数；将所述仪表系数与对应的管道特征进行存储。

其中，所述仪表系数为标准流量与标准器显示流量的比值。

所述管道的材质包括不锈钢、碳钢和PVC，所述管道的口径包括25mm、80mm、100mm、150mm、200mm和250mm，所述管道的流速包括0.5m/s、1.0m/s、1.5m/s、2.0m/s、2.5m/s、3.0m/s、3.5m/s和4.0m/s。

具体地，步骤S104中根据管道特征数据与仪表系数的对应关系，查找获得与所述目标管道的特征数据对应的目标仪表系数，包括：

将目标管道的特征数据与所述管道特征数据进行匹配，将匹配成功的管道特征数据所对应的仪表系数作为与所述目标管道的特征数据对应的目标仪表系数。

具体地，步骤S105中根据所述目标仪表系数对标准器中的仪表系数进行修正包括：将所述目标仪表系数输入所述标准器中，用所述目标仪表系数替代标准器当前的仪表系数。步骤S106中根据修正后的标准器对被测电磁流量计进行校准包括：标准器根据目标仪表系数测量获得测量数据，将该测量数据与被测电磁流量计的显示值进行比对，计算被测电磁流量计显示值与该测量数据之间的误差，并判断该误差是否在预设的误差范围内，若是，则表明被测电磁流量计校准合格，若否，则表明被测电磁流量计校准不合格，需要进行调整。

作为一种优选地实施方式，所述标准器为外夹式超声波流量计。

本发明先将标准器在实验室液体流量标准装置上溯源，溯源时在不同流速范围、不同管道口径、不同管道材质状态下分别进行，得到每种状态下对应的仪表系数，使用标准器在现场校准电磁流量计时，选择与现场相同或相近的流速大小、管道口径、管道材质所对应的仪表系数来对标准器进行修正，使标准器现场使用状态与实验室溯源状态保持一致或接近，从而提高了测量精度，进而可以确保校准结果的准确性。

实施例

图1是现有的利用外夹式超声波流量计现场校准电磁流量计的示意图。现场校准因其使用便捷、省时省力而成为当前使用较多的方法，其做法是将标准器在实验室进行溯源，然后将该标准器用于现场校准，但由于现场校准时与实验室溯源的管道材质、管道口径和流速大小往往不一致，容易导致测量精度不高。

本实施例对标准器(本实施例选用外夹式超声波流量计作为标准器)的溯源和使用状态进行改进：主要包括如下步骤：

(1)首先，确定超声波流量计的超声波探头的流速范围、测量管道口径范围、适应哪些管道材质；

(2)将超声波流量计在实验室流量标准装置溯源，溯源时在不同流速范围、不同管道口径、不同管道材质分别进行，得到每种状态下的仪表系数k。其中，流量仪表系数k为标准流量q_s与超声波流量计显示流量q的比值，通过以下公式求得：

其中，q_s为标准流量，q为超声波流量计显示流量。

(3)使用超声波流量计在现场校准电磁流量计时，选择与现场相同或相近的流速大小、管道口径、管道材质所对应的仪表系数k，使超声波流量计现场使用状态与实验室溯源状态保持一致或接近，提高测量精度。

图2是外夹式超声波流量计在实验室溯源的示意图。超声波流量计在试验段管道处进行溯源。本实施例中，外夹式超声波流量计在实验室装置上的不同管道材质、不同管道口径、不同流速大小分别溯源，得到不同的仪表系数k。

常见的管道材质为：不锈钢、碳钢、PVC三种，电磁流量计的检测需求量中90％以上是DN(25～250)口径，包括常见口径DN25、DN50、DN80、DN100、DN150、DN200、DN250，其中DN表示管道的公称直径，单位为毫米(mm)，DN25表示管道的公称直径为25mm。表1～表3是超声波流量计分别在三种常见管道材质的不同管道口径、不同流速点各种组合条件下的溯源数据，即仪表系数k。

表1外夹式超声波流量计在不锈钢材质的实验室溯源仪表系数k

表2外夹式超声波流量计在碳钢材质的实验室溯源仪表系数k

表3外夹式超声波流量计在PVC材质的实验室溯源仪表系数k

表1～表3是外夹式超声波流量计分别在三种管道材质下，不同管道口径、不同流速条件下的溯源仪表系数k，从表中可以发现：

(1)超声波流量计在不同管道材质、不同管道口径、不同流速下的溯源仪表系数k均不同。

(2)超声波流量计在相同管道材质、相同管道口径下，不同流速的溯源仪表系数k整体有上升趋势。若现场流速点在实验室标定的两流速点之间，仪表系数可采用插值法计算取得。

现场校准电磁流量计时，根据现场的条件在超声波流量计中设置相应的仪表系数k进行修正，可以获得精确的测量值。以下举例进行说明。

例1

一台DN200的电磁流量计，现场使用管道材质为不锈钢，常用流速为1m/s。送到实验室流量标准装置上检定，测得1m/s流速点的误差为0.23％，然后再次安装到现场，采用超声波流量计进行现场校准，分以下三种情况进行试验。

(1)超声波流量计实验室溯源的条件与现场情况相同(DN200口径，不锈钢材质，1m/s)。对照上述表1，此时仪表系数k为1.0162，将k设置到超声波流量计中进行现场校准时，电磁流量计流速显示q₁＝1.021m/s，超声波流量计流速显示q₂＝1.0130m/s，测量误差为：δ₁＝(q₁-q₂)/q₂×100％＝0.79％。

(2)超声波流量计实验室溯源的条件与现场使用管道的材质不同，口径和流速相同(DN200口径，碳钢材质，1m/s)。对照上述表2，此时仪表系数为1.0126，将k设置到超声波流量计中进行现场校准时，电磁流量计流速显示不变，为q₁＝1.021m/s，超声波流量计流速显示q₃＝1.0094m/s，测量误差为：δ₂＝(q₁-q₃)/q₃×100％＝1.15％。

(3)超声波流量计实验室溯源的条件与现场使用管道的口径不同，材质和流速相同(DN100口径，不锈钢材质，1m/s)。对照上述表1，此时仪表系数为1.0123，将k设置到超声波流量计中进行现场校准时，电磁流量计流速显示不变，为q₁＝1.021m/s，超声波流量计流速显示q₄＝1.0091m/s，测量误差为：δ₃＝(q₁-q₄)/q₄×100％＝1.18％。

从以上试验可以看出：超声波流量计现场校准电磁流量计时，使用与现场条件(管道口径、管道材质、流速点)相同的实验室溯源仪表系数，测量误差更接近于电磁流量计的实验室检测误差，可以获得更准确的测量值。

例2

1)在现场校准电磁流量计时，电磁流量计所在管道的管道口径为DN200，管道材质为不锈钢，流速点为1m/s，在实验室装置相同管道材质和流速点条件下，管道口径DN50对应的仪表系数为1.0118，管道口径DN200对应的仪表系数为1.0162，采用仪表系数1.0118进行测量所获得的测量结果与采用仪表系数1.0162进行测量所获得的测量结果相差约0.43％。

2)在现场校准电磁流量计时，电磁流量计所在管道的管道口径为DN200，管道材质碳钢，流速点为1m/s，在实验室装置相同管道口径和流速点条件下，不锈钢材质对应的仪表系数为1.0162，碳钢材质对应的仪表系数为1.0126，采用仪表系数1.0162进行测量所获得的测量结果与采用仪表系数1.0126进行测量所获得的测量结果相差约0.35％。

3)在现场校准电磁流量计时，电磁流量计所在管道的管道口径为DN200，管道材质不锈钢，流速点为2m/s，在实验室装置相同管道材质和口径条件下，流速1m/s对应的仪表系数为1.0162，流速2m/s对应的仪表系数为1.0179，采用仪表系数1.0162进行测量所获得的测量结果与采用仪表系数1.0179进行测量所获得的测量结果相差约0.17％。

4)在现场校准电磁流量计时，电磁流量计所在管道的管道口径为DN200，管道材质碳钢，流速点为2m/s，若采用DN50、不锈钢、1m/s对应的仪表系数1.0118进行测量，其测量结果与采用现场条件对应的仪表系数1.0175进行测量获得的测量结果相差约0.56％。

以上例2说明：使用标准器现场校准电磁流量计时，现场的管道口径、管道材质和流速大小与标准器在实验室装置溯源时保持一致，即实验室定点溯源现场定点使用，可大大提高测量精度。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。