简述电磁流量计在线校验

      1 概述

      电磁流量计是应用法拉第电磁感应定律测量导电液体的体积流量的仪表。整套仪表由电磁流量计传感器和电磁流量计转换器两部分组成。

      按照ISO9000《量管理体系》的有关要求，测量仪表的检测必须在受控状态下进行。流量仪表的检查方法通常有离线检查和现场在线检查两种方法。离线流量校准检查将仪表卸离管线送至实验室流量标准装置上进行。但大口径流量计不能随意拆卸流量传感器离线校准，即使容许离线校准，亦因工程费用大而不能大面积地铺开。因此亦只能采用现场在线的校验的方法来验证或评估电磁流量计的流量测量值是否保持或已超过原始校准精度等级范围。在线校验一般有两种方法；（1）采用便携式超声波流量计比对，但这种方法是定性分析，并不是定量评估，因超声波流量计比电磁流量计精度低。（2）采用模拟发生器和相关检测仪表分别对传感器和转换器进行独立测试，其测试数据与产品出厂时的参数比较，找出仪表的误差项。我们经过十几年来的测试经验总结，这种校验办法是可行的，为鉴定该流量计是否可以在允差内继续使用提供了依据。这正是本文重点介绍的内容。

      2 技术要求

      2.1 对被测试流量计必须由生产厂家提供下列内容资料
      2.1.1 传感器与转换器的成套性，符合产品说明书。
      2.1.2 具有产品合格证，产品使用说明书传感器铭牌应具有下列内容：
      （1）制造厂厂名，计量器具标志；
      （2）仪表型号、系列编号和仪表常数；
      （3）公称直径；工作压力；工作温度；
      （4）衬衣材料；电极材料；
      （5）励磁电压、电流和频率；
      （6）制造日期。
      （7）励磁线圈铜电阻值、励磁线圈对地的绝缘电阻、衬里，信号线与励磁之间的绝缘电阻；信号、励磁电缆每10米电阻值。（此几项生产厂家一直未提供）
      （8）输出信号形式（脉冲，电流，通讯接口）；

      3 校验条件

      3.1 环境条件
      3.1.1 温度：4℃~35℃；
      3.1.2 振动：人体无明显感觉；
      3.1.3 电磁场：不应对流量计带来附加误差。

      3.2 测试、校验流量计的基本条件
      3.2.1 传感器的安装必须严格按照产品说明书要求执行；
      3.2.2 测试、校验介质：用水作测试、校验介质。要求流动稳定，无旋涡和脉动，水中不夹杂气体，不夹杂固体物质。保证满管流动。

      3.3 测试、校验使用设备
      3.3.1 测试、校验使用设备应具有检定证书或上级计量单位授予的相关程序文件。
      3.3.2 测试、校验使用设备应正确接地，并注意用电的安全问题。
      3.3.3 校验使用设备主要有由生产厂家提供的模拟信号器（上海光华爱而美特：GS8A、开封仪表厂：MagMaster Simula-tor），51/2数字万用表，高内阻指针式万用表，500V.DC兆欧表，频率计等。

      4 校验项目和校验方法

      4.1 外观检验：传感器、转换器各零部件装配完整良好，各项标记正确、清洁。紧固件结合牢固。漆层、金属镀层无脱落，无锈蚀。铭牌字迹清晰。

      4.2 不能停水检查电磁流量计转换器，用模拟信号器和相关通用仪表测试，其校准精度取决于模拟信号器和通用仪表的精度。传感器检查则以测试电极与液体电阻值；检查励磁线圈包括励磁连接电缆的绝缘电阻值和铜电阻值，以及检查转换器输出的励磁电流，核对磁场强度等间接方法进行评估。在有条件停水的管线，还可以增加从预设在传感器附近的检修孔进人，检查电极和村里附着物层，沉积状况和进行清洗工作。

      4.3 现场在线检查电磁流量计内容如表1所示项目，将流量传感器（包括励磁和信号电缆、转换器）分开进行。

表1 

      4.4 电磁流量计整机的零点检查。本检查项目要求流量计传感器在测量管先充满液体并且无流动条件下进行，如果不具备此条件时，可放弃整机零点检查项目，只对转换器作单独的零点检查和调整，对转换器作单独的零点检查和调整的前提是：必须在传感器检查完毕后，且保证传感器励磁回路和信号绝缘电阻等参数正常（均包括电缆）才有意义。

      4.5 连接电缆检查。用兆欧表检查信号与励磁线各芯导通绝缘电阻，检查各屏蔽层接地完好。

      4.6 转换器检查。在现场或仪表室用通用仪表以及与流量计型号相匹配的模拟信号器代替传感器提供流量信号进行调零和校准。校准包括零点检查和调整、设定值检查、励磁电流测量、电流、频率/脉冲输出检查等。这些检查项目要与记录在案的上一次检查值（或出厂值）进行比较，是否有变化超出了容许范围。

      4.7 传感器检查。通过对励磁线圈的检查和检查转换器所测得的励磁电流，间接评价磁场强度是否变化，或仍保持在出厂校准时的原值；测量电极与液体电阻，评估电极表面受污垢和衬里附着层状况；检查各部位绝缘电阻以判断零件劣化程度，估计是否会由此引入干扰。若能停水，通过进入孔可观察传感器内部的情况，同时测量电极和衬里附着层厚度，清洗附着层前后因流动面积变化引入的流量值变化。

      4.7.1 测量励磁线圈铜电阻。用数字万用表测量线圈电阻值是否与出厂值相符合，确认线圈良好导通和无匝间短路现象。

      4.7.2 检查励磁线圈绝缘电阻。用500伏兆欧表测量励磁线圈绝缘电阻，检查励磁回路对地的绝缘电阻值。绝缘电阻值应在20MΩ以上。

      4.7.3 检查电极与液体之间电阻。用指针式万用表分别测量电极与液体（接地端）接触电阻，间接评估电极和村里层表面大体状况，如电极和衬里层是否附着沉积层，沉积层是导电性的还是绝缘性的（接液电阻随介质导电性增强而减少，随管径增大而增大。介质为自来水时一般小于50KΩ）。

      4.7.4 用500伏兆欧表检查信号电路绝缘和励磁电路、信号电路之间绝缘（正常值应大于20MΩ）。

表2 电磁流量计校验记录   

校验日期：                     有效期：                     校验周期：          年

      4.7.5用500伏兆欧表检查电极绝缘电阻和村里状况（正常值应大于100MΩ）。

      4.8 转换器的相对误差测定：接通电源预热15分钟以上，转换器调零，通过模拟信号器调节流量，选定5个档位，每档重复3次。每次转换器表示的流量值与模拟信号器各档位对应的理论值之差，15次测量中的最大者即是该转换器的误差。误差的计算公式为：

式中：δ―― 转换器的相对误差；
         Qm―― 转换器表示的流量值（m³/h）；
         Qs ―― 模拟信号器对应档位的理论流量值（m³/h）；

      4.9 转换器计算每一点的重复性，计算公式：

式中：S―― 标准偏差；
        Qi―― 第i次同一流量点被检转换器表示的流量值（m³/h）；
        Q ―― 同一流量点上被检转换器表示的流量的平均值（m³/h）；
       δr――重复性。

      5点中δr的最大者即是该转换器的重复性。

      5 校验结果处理和校验周期

      5.1 经校验合格的流量计发给校准证书或校准合格证。校验不合格的流量计，发给校验结果通知书。校准证书或校准合格证应填写下列内容：

      A.流量计的准确度等级（包括基本误差、重复性）；
      B.校验装置的准确度；
      C.流量范围；
      D.校验日期与有效期；
      E.校验周期；
      F.校验与核验人员签字；
      G.加盖校验单位印章。
      校验结果通知书应注明不合格的项目。

      5.2 流量计的校验周期一般为一年，其中用于贸易结算的流量计为半年。

      6 存在问题和建议：

      6.1 目前我们在线校验的电磁流量计的模拟发生器精度较低，为使电磁流量计在线校验的准确性，建议生产厂家提供的模拟发生器准确度提高到0.1~0.2%，另外，流量计出厂时，必须增加提供传感器电极和励磁线圈的绝缘电阻、励磁线圈的铜电阻、以及信号和励磁电缆的电阻值（按Ω/10m计算）。

      6.2 传感器接线盒接线工艺以及绝缘胶是关键，处理不好将带来后患，而且有时难于检查出来。

      表中：对于上海光华．爱而美特流量计X＝Q100%.K/GK.DN²（K为常数取7.074m³h）；GK传感器常数：DN为仪表口径（mm）

      Y=模拟发生器设定值

      对于开封仪表厂的流量计校验采用ABB模拟发生器0.05-10m/s流速计算值和流量计表示值进行比较后计算出误差。