JJF1358-2012非实流法校准DN1000～DN15000液体超声流量计校准规范.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范JJF 1358- 2012 非实流法校准DNl000-DN15 000 液体超声流量计校准规范CaJibration Specification for DNl OOO-DN15 .0.00 Liquid Ullrasonic Flowmctcrs Calibration by Non Practical Flow Method 2012-09-03盘布2012-12-03实施国家质量监督检验检疫总局发布JJf 13582012 非实流法校准DNlOOO-DNlS 000 液体超声流量计校准规范Liq刷dUItTaSOnC Flowmeters CaliblatioD 飞9101jdZ唱10-4一仙也吗如咱刷巳咿-w叩az-咱Fobs-06Caliblation Specification fOI DNI 000- DN15 000 by Non Practical Flow Method 归口单位全国流盘容量计盘技术委员会主要起草单位中国计量科学研究院事加起草单位。圄家*-大流量计量站中国长江三峡集团公司南京审瑞电气系统控制有限公司唐山汇中仪表股份有限公司北京昌民技术有限公司本规范委托全国流量容量计量技*委员会负责解释JJF 1358-2012 本规范主要起草人孟涛(中国计量科学研究院事加起草人苗隐生(国家*大流量t-Jil站)胡鹤鸣(rll困计量科学研究院李友平中国长江三峡集团公司徐春荣(南京申瑞电气系统控制有限公司张力新)11111233334444444667888999MUHMM四a tu 号参响盘影且-参数盹含何参性胜川何量参讨儿计何量计法计几估流量方量是EH-准流查流且帖法酣准验查制佼樵栓时信方力役实检影机校法件EE式酣件准准势时量能查件查这标但算条评内形性条役校分延流功位条俭我陌坐始型动皮书且理布置件质备和目世班挠零算法动辜的问三圭模流定证件定原排性酣件条介世目项多EE计讨方流状果间用用分场确准立和且作盟造符量条境准量项准何时时量速分场行站时值使朝现不佼国用语连纽工声用量流准环校测准校儿计计流流积现运准佼ABCDEF范引术概计核技校茸12341123123456789录录录录录录12344444556666777777777789附附附附附附f JJF 1358-2012 非实流法技准DNI000-DNIS 000 渡体超声流量计校准规范1. 1 范围本伎准规范适用于以时盖法为工作原理的封闭管道用液体接触式多声迫Il!j!f流量计的非实流伎准且期间核查.流量计口在范围为(1- 15) m. 2 引用文件本规植引用丁下列文件JJG 1030-2001 垣声流量计JJF 1004- 2004 流量计量名词术语且定且J1F 1059-19凹捆量不确定匮评定与表示GB/T 23900- 2009 :5吃翻检测材料甜声连匮捆量为卢法IEC 41-1991 确定水轮机、富陆军和水董水轮机水力性能的现场验收试验(Field acceptance tests to determine the hydraulic performatofl of hydraulic turbines . storage pumps and pump-turbines) ASME PTC 18-2002 (Revision of PTCIB-1992) 水轮机和水草水轮机性酷描试规拖(H YDRAULlCTURBlNES AND PUMP-TURBINES, Performance Test Codes) 凡是在日期的引用文件，但在日期的陋本适用于本规范，凡是不挂日期的引用文件，其簸新脏本包括所有的修改单)适用于本规范.3 术语和E义3. 1 声盟acoustc path 超声波伯号在成对的超声披候能器间传锚的路线.3.2 声盟角transmission angle 声道与管道轴线之间的夹角.3.3 多声迫姐声流量计multiple paths ultrasonic flowmeters 有两对或两时以上换酷嚣的流量汁.3. 4 後触式超声流量计wetted ultrasonc rJowmeters 将候能指嵌入流体管道内，换曲器直接与流体接触的流量计-4 概述4. 1 组成撞触式多声Jl!1l!I的配置计以下简称为流量计一艘由流量计表体、超声换幢警告以JJF 1358-2012 且二次仪表流量计主机组成.流量计坦成示意圄如圈1所示.因1流量忖组成示届蓝图4.2 工作原理姐声时盖法超声测流是利用越声撞在流体中的传播特性测量流量的，测量其顺梳传播时间和逆流传播时间的整值，从而汁挥出流体流动的线平均革匪.工作血理圄如圄2所示.主客/ / 主，二字叫图2流量计工作原理图说体的轴向线平均流班.可用下式表示L 11 1飞一一l一- -，m 2co份飞tdt. 1 口式中.-超声植在流体中逆流囱8到j八传播的时间 ，-一届庐放在流体中顺流囱A到B)传循的时间.s; L 声逝长匪.m; . 流体的轴向线平均流蕴，m/s; 声道角.(O) . 梳量计是在上述原理基础上，在流量计营段内按照一定的规则由置多条声道，将各条声道测得的管道铀向线平均流速采用相应的积分方法进行担分计算，得到营迫内流体的且流量.以IEC41中果用的Gauss-Jacobi面职分法为例，其4声道流量-t圆lfJ截商管道流量tq.的计算仕式2 JJF 1358- 20 12 v号主W.式中D一管迫直毡，mj ;一一第g芦遭测碍的流体输向线平均流邃.m/s; W;一一第2声逝的加钗罩盘，与流E分布且声道萤革位置有关-4.3 声道排布Ifj式且相盖儿何参数含且(2) 流量计芦遭排布规则由班量计所采用的事1分算法决定，仍以Gauss-Jacobi丽朝分法为例，其典型的8街道配量计严迫徘布Ifj式如图3所示.B2，83、B2.8 EZ 在二E)丽E平面B81.84 B2,83 ，-一在矿守翼E平面A(a). ffltl回bl正斟因，)截画图图3典型8庐道流量计庐道布图流量计相关几何参敢说明的流量计管道直在D;b)声道挺直L每时换li1!监射/钱收丽之间的实际应离a，)声迥角如d)声道高匪d，-d，:.声遭到肾型轴线的应离，如固3(c)所示6.)测量平面如围3(叶中的测量平顶A、测量平固自.4.4 用途流盘计主要用于城市供水主管道、引水涌洞且水电机组的流量测量-5计量特性5. 1 流量圃量性能流量计流量测量的相对扩展不确定匪一般应小子5%.法以上指标不是用于舍格位判刑，仅供参考.3 JJF 13目20126 核准条件6. 1 环搜条件温度一般为(5-35)C ; 相对温度一舷为15%-95% ; 大气压力一般为(86-106)kPa. 6.2 校准介盾条件校推介质应克满整个实验管道-6. 3 测量设备t 6.3. 1 流量计几何参量的测量设备测量设备的测量班回应瞄覆盖世校班量计几何参盟咆困.推荐使用的测量设备主坐标矶、金在但、内在千分R.经纬仪., 6. 3. 2 标准时间测量世奋标准时间测量世晶准确匪应优于被测班量计正tt于1ns. 6. 3. 3 标准声速测量进备声直测量不确定匮应优于O.1月.6. 3. 4 温庄测量设备i 分势力且由于0.05C. 6.:1. 5 时校准蜡糟, 1 延时校准实验精内温度测点应不少于3个 ，分布大政均句，工作区域兹大温盖应忧、于0.05C. 7 校准项目和彼准方法7. 1 校准项目校推且期间核查项目且我1.袋I枝准及副陶被盗项目盹袋战准项目佼准嗣同属查儿何，致+ 计时系统分势力位聋+ 计时系统延时+ 梳Z酷班Jtt军施量实验+ + 斑速计算功能幢壶+ 在分方法植茸+ 量t+表示进行技准，-表示可平进行技 唱，2 表且数参何凡的量测要准需极准数艘多场川现22 4 77 JJF 1358-2012 褒2测量几饵除集分类几何配名称符号班配计直径D 管段团枝皮e 声1lI1本条适用于配量计使用前的首次校准，应在换盹稽茸辈子表体上之前进行，彼准结果可作为佳正值置入流量计主机.7. 4. 2 佼准则液体应与班量计工作介盾尽量一致，校准前实验精内液体应静宜足够长的时间，温度应均匀、稳定，且没有明显的相对运动.7.4.3 取流量计1条庐逝的1对换能帮放入实验槽肉，待实验状态稳定后.且实验槽内液体温革小于0.1C，测量并记录Jt声道妖I(L，)，记录流量计测得的超声波传擂时间川，并同时记录实验槽内液体温度(Tn) .7. 4. 4 改变换能嚣的声i1H匪，待!J:验状在跑走后，且实验稽内液体温量小于O.IC.测量并记录且声盟长度(Lz)记录流量计测悍的超严波传播时间(t2) ，并同时记录:;验槽内液体ll(Tn) .如因5所示.6 JJF 1358-2012 E二二3梳氢叶主机-叫一-一-、-/阳B鳞脏器A主L, 四s讨时系统延时核准示意图7.4.5 班声置的计时罩挠延时(a，可副武(4)计算得到F EZ -兰1hz-tL L-d a (4) 注1 通常应L，/L.;:2，2 (TT，-Tn(应小子0.05C.否则应考虑，速变化对测量结果的影响.7.4.6 披7.4.3-7.4.5方法，实验次世应不少于3次，取平均值作为佼准结果.7. 4. 7 倍7.4.3-1.4.6方法，逐一位准流量计每条F街道.7. 5 流量计零流量实验饺准用液体血与流量计工作介质且盘一致，实验介质与流量计工作介质声直相量不应超过3%.校准前流量计内液体应静置足够长的时间，位准介I!i混匪血稳定，且在营血肉世有明显的相对运动.7.5. 1 信号强匪在一段时间内连续记录流量计各声道的信号强匮革增益七一次回盘时间应不短于2min，其量但应满足流量计说明书要求.7. 5. 2 牢点流速 零点流且校准实验方法在一段时间内连续记录流量计各声道的显示流速1一次测量时间应不短于5min. 且每条声置记录次数应不少于50lX.将每条声道记录的流连进行平均，得到l各芦型的零点流连. 级方法，实验次数应不少于3次，取平均值作为伎准蜡果.7. 5.2. 3 每条声茧的零点流速实验标准盖可按照贝塞尔公式计算得到Jj 7.5.3 严速测量 声速回量方楼在段时间内连续E录流量计各声遭测得的声盟，一次测量时间且不短于5min. 且每条声道记录次曼史应不少于50lX.将多次测量的结果进行平均，得到每条如迫的声速.7.5.3. 2 记录如直的同时应记录水温，一次实验过程中水温变化且不纽过0.1C，各声道IJ介脆的最大温韭应不趟过Q.1 C. 7 JH 1358-2012 擅-方法，实验放量应不少于3次，取平均由作为测量结果.7. 5.3.-4 各声遣的声速圃量结果与标准芦理偏草一般应小子0.2目，标准声直可由标准芦迫测量革置实验得到，对于常见介质也可由查表得到.委主l 使用标准芦速测量设备进行标准l速测量，应在流量计测量声遣的网时进行2 使用聋4捷方式时，所采用标雀l邃数据库引用巳JI.布实也约标准规程及，.范.如水中，曾速可参考GB!T239()(2009无视俭材料短l速度测量方法).并应雄鑫适用键因.7.5.3. 5 计算各声道声速测量结果的相对实验标准茸作为流量计声直测量的一室主性，般应1、于0.2% 和结果将计入流量计测量不确应监计算.若班量计未能达到和规E的指标?Et史进行计时系挠E时校准详见7.-4)革咨询流量计生产厂家.7. 6 流速计算功能检查7. 6. 1 流蕴讨算功酣俭查方法调取配置材的几何参呈交设置信且并随机阙取1条流量计流量测量记录，记录中应包含各柑迫酬的超声被传播时间且削值，按照公式川进行验算.I 7. G. 2 流量计流速汁算出盖一般应小子0.01%. 7. 7 朝分方法撞查7. 7具有扭扭流血讨算後口(i!t速输入根据被校流量计的直毡，在其流速范围内选取不同流速点，应用是典梳理分布函挂钩卫星多个理论流场，并可计算得到理论流:mqv.I.将流量计各庐逝的近高匪位置参敛愉入理论流场，可自理论疏场计算得到流量计各声道时血的理论线平均流革01,1., (j为声直敛.i= l . 2.时.被校流量汁的职分算法被作为一个黑盆，将UoIuI.作为各声迫的植速测量值输入梳量计，流量计担分计算后给出梳量值qy.-尉，将该由与经典织分计算算法比较1以评估其担分算法的准确性.法积分懊型，草法检查方法见附录c.7. 7. 2 不具有擅拟流量汁算拨口 流量计生产京街提供其织分计算的圭都算法. 调取流量计流量测量记录，验算各声盟的流连测量也与流量示值的提盔，验证其流量讨使用算法与厂;提供算法的致性. 参照7.7. 1方法进行积分方法饺准.7. 7. 3 位查各声逝的声迫商直是否满足厂家要求，并应在校准结果中考虑由于置装位置偏量所引人的权分误差.7. 8 现场流动条件影响评估7. 8. 1 适用范围趣Jf流量计准确虚与其现场安装条件密切相关，一徽来讲流量计使用现场的置装s JJF 1358一2012管路条件应至少满足以下条件之一.)流量计饺照其说明书中的要求进行击装，b)对于流量汁说明书中王明确规定的.流量计上游直管段长lJ!1豆20D，下榕直管自长匪应IOD.对于不盹满足以上两个条件的配量计，应进行现场流动条件影响评估.7. 8. 2 现场流动条件对流量计计量性能的彤响主要与雷诺曼史、扰流件类型、流量计距扰流件距离.流量计F街道世测量平商量)以及流量计职分方法等国索相关，影响量的评估可参考附来D.7.9 运行状态俭查7. 9. 1 运行状在检查方法使流量计处于正常工作状茬，且流量应陆悻持稳定.在段时间内连续记录流量讨各声盟的情号强lJ!(，曾盖值声速U且流速，一次测量时间应不置于5min，且每条声道记录IX呈交应不少于50汰.7. 9. 2 信号强度运行状在位查流量计各声逝的信号姐E应满且流量计说明书中的规定.7. 9. 3 各声迫声连检查(运行状在1扭条声蹄声速酬量值与各芦道声速测量由平均值偏差一般应不大于0.3% 7. 9. 4 流量分布通过引用水力学盟典由直分布曲线璋靠国檀拙计算可得到现场枝椎条件下的理论流连分布曲线，将各声迫流速测量值的平均由与理论流速分布曲线时比，分布待点庄大致相同.8 校准结果的襄这校浓完成后按照本姐在给出枝准结果，开具相应的校推证书.不确定匪评定方法见酣录E.饺准证书包含情且要求见附录19 复役时闽向南造极单位可丰银据实际使用情血自主决定流量汁的直校时间间隔，S!佼周期通常不超过2年.J!议至少每6个月对流量计进行一次期间核查:直彼时，应提供佼准周期内所有期间核查的实验记录.9 JJF 1358-2012 附录A使用三坐标机技准流量计几何事数A.I 三坐标L适用范围三坐标机般适用于DN1000-DN3 000管自式流量计的几何参盘测量.使用三坐标机佼准的讶:量计几何参墨宝包括管遭直程、严型高度声道角、声迫长度等.A.2 几何参墨宝测量方法三坐标机法A. 2. 1 班量计管道测量彼照三坐标饥的操作方法选鼻圆柱体测量选项，顺序在测量管内堕均匀地击取测量点，首先在测量营的两端先分别选取不少于8个测量点，榕在中部选取不少于24个测量点.为了提高测量准确度尽可能在同一截面上取酣量点.测量元毕后，血过测量软件Ifj且圆柱体，如圄A.1所示.测量软件计算得到自位体直在且轴蝇.图A.I测量管直径测量图A. 2. 2 声盟高度测量以5声迫流量计为例，参照如下步骤进行叫声盟的测量需扭同一声盟上游和下I!l费能雷德为组进行测量.b)按照三坐标机的操作方法选挥圆柱体测量造项，分别在同声迫换抽得上大致均匀地蓝得至少3个测量点，Ifj血控体即声Jl!，0)测量时注意校照1-5芦逝的顺序连个声遭测量.声盟位置的布置可以接线盒的位置为基准.的5个声坦位置四量完毕后，使JIJ测量软件蜡线选项，依次计算押到管迫轴线与各声道中u轴线的距离.A. 2. 3 声置绚测量使用A.2. 2中b)的测量结果.在测量软件中选绕角匪计算，依次计算得到各声迫与管道轴线的央角.A. 2. 4 声Jl!l51111.，):喜=(1 + 1. 33.fX) _ 2. 03.fXlg R y (C. 2) 式巳口和式巳2)中y=R-r. R为半径.，为J!&点到轴线的距离.11., = 1. 18. 7 1 AA为/11!阻流连.，为阻力革茧，可以迭代求解，士=1.742. OXgl苦+了.;1 .其J,I, 10 n e.J 1 中，Re=主于2为宙酬p为介屈密度.为当量制度在E、t ，凹的情配下，可构造出一组理论流扬的输向草皮分布.由于式(C.l)和式(C.2)为分自问埠，故u为名且平均流迷，实际平均流连需要进行散值权分得到准确值.C 1构造理论流场的流速参盘选取选取的Il直多盘应理盖流量汁的使用流连苗圃，选取的流瑾点盘盘且不少于3个，且分布大敖均匀.巳1.3掏造理论流场的管堕粗l!&参撞击取选取的管壁粗糙匮参数应曲E映流量计的骨盟管壁枢槌程度的典型状血，选限的管堕相槌匪数量一触不少于2个.若不盹确定营里粗糙匪，盟议粗糙匮参曼史选取.!R=Olk O. 002. C.2 流量计狈分模盟的验证C. 2. 1 声道相对输线商直(芦遣将对高l支声道相时轴线商匪一般应从流量计监叨书中段取.若厂家未提供，也可果用其测值.C. 2. 2 流量计在1分筷型的验证过屉验证过程如固C.1所示.l-l 庐路高mjJJJ 1358-2012 回曾茸植施法公式I声黯速度旅a计寸.计a示梅量植证歌件回0.1流量计积分榄型的撞证方法这由于橙证过程，要进行大ta李 运 算建议编写专门的计算软件进行峰证.巳2.2. 1 理论声迫流速将植量计各声盟的声进相对高匪输入c.1构造的圭部理论流扬中，每个理论流场均可以计算得到组各声道高度位置上的理论输向钱早均流血(理论声迫流直) C.2.2.2 租分算法的黑盆验证被校配置计的裂分，事法披作为一个黑盘.将第1个理论流场的组理论声道梳理作为各声盟的流量测量值输入流量讨，流量计积分计算绘出流量值qV.i 按下式计算对于理论流场J的树l量计m挥自量矶i: 一HEIPZZ且1Y. w. i x 100% (C.3) qv. w. ; 式中，qy.w.;为该流扬的理论流量.j=1.2，11 ，11为抽造的理论流场散.逐个计算流量计时予每个理论流场的职算误量，取簸大误差作为流量计积分算法验证结果巳.C.3 积分模型的检查结果的处理应根据掏量流场量生学模型的不确定匮且由多个理论梳杨得到扭，事误差的标准偏盖纷出职分属型检查结果的不确定庄.苦率1算白晕的绝对值超过土1%.大子流量计准确度等级对应的级大允许误差的1/3，盖说检查流量计多敛世置或咨询流量计生产厂家.15 JJt 1358-2012 附景D现场流动最件对流量计计量性能影响事考值0.1 观场流动条件引人的不确定庄盎考植囱现场由动条件引人的不确定度可参考我D.1. 能D., 现场班粉条件引入的不定，.考值单测量平面测量孚面数量E扰流件距离，.逝11单平面双平面运38Yo 5 3.5 5% 3% 远;lD57 3% z ;8 2Yo 1.5% 3 5% , 3.5 ,% z lDL;3D 5. 7 2% 1.5Yo 二国1.5% 1% 运33. 5% z 3.;5 2. 5% 1.5% 3DL;6D 5.;7 z% 1% ;8 J. 2% 0.7% ;, z% 1.5Yo 3.5 1. 5Yo 1% 6DL二IOD5.;7 , O.8Yo ;8 O.7Yo O . 5Yo 豆豆3.5Yo 1% 3.;5 ,% O . 8Yo lODL20D 5.;7 。.8%0. 5% ;8 O. sYo 口3Yo 说明以上参考偏是基于统洗件为单弯头.位于流量计主锄，浪速丽。-7)m/s，光滑管道!权分模型为GU55_1cobi的流量计进行数值银根计算并进行保守估计得到具体现场流动条 件可 参考选取.D. 2 现场流动条件影响评估的方法对于流量l使用现场流动条件直杂草对评估结果准确匪要求较高，应t鬼使用以下两16 JJF 1358-2012 神方法进行评估.0.2. 1 I!值模捆计算法根据流量计现杨管盼条件，抗流件几何Jfi状，对整个流量计的管路罩挠进行曲曲檀拟计算.份费l流量计处流场分布情况，对该由应场对流量计的计量性酷影响进行评估的方法.D. 2. 2 檀型茧金法模型实金法是采m一定比例的主自尺模盛实验来研究工程原型的水力学特性，幢型血酷全面反睐原盟中流量计处的流动特性.通过将模型在流量标准接置上进行佼准其尬，时现杨植场对流量计的影响进行评估的方法.11 JJF 1358-2012 附景E不确定度评定E. 1 费生学悻型囱超声流量计的原理可知，多声遭坦声配量计通过在测流戳面上布监多对传感器，得到若干条声道撞上的平均速匪.然后根据不同y街道平均直/J，所占的求权军盘W，不同，用加叙权分的方法计算出流量qy = 2R: L;W, . /.1, (E.l) 式中R 配置计管理半径m.嚣iJ萄逝的F街道蓝蓝击石(t.，-士)(E.2) 式中.; 嚣，声盟的芦道角4L; 第a声i!t的严进长匪.ffij 1.川句，第雷声道的超声波顺流和迫梳恃锚的时间，.坦声配置计的流盘由几何参盘、时间参盘、求朝系曼史等三部分计算得到，因此，流量计的不确定匪主要来源于几何多数测量、时间测量、流揭露响.E.2 不确定匪评定方法E. 2. 1 流量计不确定庄的主要分量自公式(E.1)可知流量计体狈流量的不确)/J可由下式计算得到/.1.1 (qy) = /.1;.1 (R) + /.1;.1 (/.1.) + 14;01 (W ) + 14 ( 14) 1/: (E. 3) 式(E.3)中各项为不确定度的主要分量，且含且且袭E.1. 居-，施alt不确定Il纱呼号符号来源l .(R ) 管段半径z (帽平均流速3 ,(W) 叙分，事法4 (,) 流动干扰E. 2. 2 不确定庄主要卦量的评定方法说明巳2.2. 1 流量计管段半径的不确定庄应根据罪用的测由方法进行评直E. 2. 2. 2 流量计轴向平均流速的不确定E评定灵敏系费支2 2 .)流量计辙向平均流速一般可由每条，.型的测得的流直加权革措照特定的规则计算得到，每条声道理匪的不确定直评定应根据仕式(E.2)进行分析，一般应包括以18 JJF 1358-2012 下主要分量，且表E.2.襄且，曾遭迫度不确定11主要分量序号符号来源1 ,遗挺皮2 .，恍)声道，怕3 ,(1,) 时间测量4 ,( .) 零点流连其中，流量计时间回量罩统的校准蝠果不确定庄叫。根据核准方法，其不确定应分量一般包括计时草就分鳞力.严直校准且各F街道声草棚置一致性等.m i声迫流连测量引入的不确定匮可按式巳的合且101,1(101,) = u!.I(L;) + 101:01 (队)+ UI(t;) + U!.I(U.帽;)llf(E.4) M将每条严迫流速测量不确定庄按照流量计职分算法模型进行合成，合成时应考血各声迫流连校准时的相关性.若使用相同的测量仪器和测量方法时每条声道进轩饺准，且B类不确定匪为每条知道配置剖量不确定匪的主要来jjj时，可近似地认为各条声路梳理测量的不确定匪为完全正栩芷保守估计).州(101.)可按式(E.5)告成2U.(Um) = C.I(U，) U.(Ui) (E.5) 对于式E口，在各声遭流直比彼接近时.，在条芦迫流速不确定庄的直敏革辈辈c,.) (101，)可挂式(E.6)近似计算Ctd(U，)=孚L;V, (E. 6) 。对于管道小子等于DN1500的流量计，还应考虑换曲#普查装位置突出或凹陷)的影响，该项不确定度的确定一般血来自韭流实验.若无辜流实验量据参考，则由换脏器虫草位置引人的标准不确定E般应不小于0.3% E.2.2.3 朝分算法引人的不确lilI租分算法引人的不确定直通常包括两方面因素，担分筷型算法自身