JJF 1358-2012 非实流法校准DN1 000～DN15 000液体超声流量计校准规

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 3 5 82 0 1 2非实流法校准D N 10 0 0 D N 1 50 0 0液体超声流量计校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD N 10 0 0 D N 1 50 0 0L i q u i dU l t r a s o n i cF l o w m e t e r sC a l i b r a t i o nb yN o nP r a c t i c a lF l o wM e t h o d 2 0 1 2 - 0 9 - 0 3发布2 0 1 2 - 1 2 - 0 3实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局非实流法校准D N 10 0 0 D N 1 50 0 0液体超声流量计校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rD N 10 0 0 D N 1 50 0 0L i q u i dU l t r a s o n i cF l o w m e t e r sC a l i b r a t i o nb yN o nP r a c t i c a lF l o wM e t h o dJ J F1 3 5 82 0 1 2 归 口 单 位:全国流量容量计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院 参加起草单位:国家水大流量计量站中国长江三峡集团公司南京申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术委员会负责解释J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:孟 涛 ( 中国计量科学研究院) 参加起草人:苗豫生 ( 国家水大流量计量站)胡鹤鸣 ( 中国计量科学研究院)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 ( 唐山汇中仪表股份有限公司)朴奇焕 ( 北京昌民技术有限公司)J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局目 录1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和定义(1)4 概述(1)4 . 1 组成(1)4 . 2 工作原理(2)4 . 3 声道排布形式及相关几何参数含义(3)4 . 4 用途(3)5 计量特性(3)5 . 1 流量测量性能(3)6 校准条件(4)6 . 1 环境条件(4)6 . 2 校准介质条件(4)6 . 3 测量设备(4)7 校准项目和校准方法(4)7 . 1 校准项目(4)7 . 2 几何参数校准(4)7 . 3 计时系统分辨力检查(6)7 . 4 计时系统延时校准(6)7 . 5 流量计零流量实验(7)7 . 6 流速计算功能检查(8)7 . 7 积分方法检查(8)7 . 8 现场流动条件影响评估(8)7 . 9 运行状态检查(9)8 校准结果的表达(9)9 复校时间间隔(9)附录A 使用三坐标机校准流量计几何参数(1 0)附录B 使用全站仪校准流量计几何参数(1 2)附录C 积分模型算法检查方法(1 4)附录D 现场流动条件对流量计计量性能影响参考值(1 6)附录E 不确定度评定(1 8)附录F 校准证书内页信息(2 0)J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局非实流法校准D N 10 0 0 D N 1 50 0 0液体超声流量计校准规范1 范围本校准规范适用于以时差法为工作原理的封闭管道用液体接触式多声道超声流量计的非实流校准及期间核查。流量计口径范围为:(11 5)m。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J G1 0 3 02 0 0 7 超声流量计J J F1 0 0 42 0 0 4 流量计量名词术语及定义J J F1 0 5 91 9 9 9 测量不确定度评定与表示G B/T2 3 9 0 02 0 0 9 无损检测 材料超声速度测量方法I E C4 1 - 1 9 9 1 确定水轮机、蓄能泵和水泵水轮机水力性能的现场验收试验 (F i e l da c c e p t a n c e t e s t st od e t e r m i n et h eh y d r a u l i cp e r f o r m a t i o no fh y d r a u l i ct u r b i n e s,s t o r a g ep u m p sa n dp u m p - t u r b i n e s)A S MEP T C1 8 - 2 0 0 2(R e v i s i o no fP T C 1 8 - 1 9 9 2) 水轮机和水泵水轮机性能测试规范 (HY D RAU L I CTUR B I N E SAN DP UMP - TUR B I N E S,P e r f o r m a n c eT e s tC o d e s)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本 ( 包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和定义3 . 1 声道 a c o u s t i cp a t h超声波信号在成对的超声波换能器间传播的路线。3 . 2 声道角 t r a n s m i s s i o na n g l e声道与管道轴线之间的夹角。3 . 3 多声道超声流量计 m u l t i p l ep a t h su l t r a s o n i c f l o wm e t e r s有两对或两对以上换能器的流量计。3 . 4 接触式超声流量计 w e t t e du l t r a s o n i c f l o wm e t e r s将换能器嵌入流体管道内,换能器直接与流体接触的流量计。4 概述4 . 1 组成接触式多声道超声流量计 ( 以下简称为流量计)一般由流量计表体、超声换能器以1J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局及二次仪表 ( 流量计主机)组成。流量计组成示意图如图1所示。图1 流量计组成示意图4 . 2 工作原理超声时差法超声测流是利用超声波在流体中的传播特性测量流量的,测量其顺流传播时间td和逆流传播时间tu的差值,从而计算出流体流动的线平均速度。工作原理图如图2所示。图2 流量计工作原理图流体的轴向线平均流速um可用下式表示:um=L2 c o s1td-1tu(1)式中:tu 超声波在流体中逆流 ( 由B到A)传播的时间,s;td 超声波在流体中顺流 ( 由A到B)传播的时间,s;L 声道长度,m;um 流体的轴向线平均流速,m/s; 声道角,() 。流量计是在上述原理基础上,在流量计管段内按照一定的规则设置多条声道,将各条声道测得的管道轴向线平均流速采用相应的积分方法进行积分计算,得到管道内流体的总流量。以I E C4 1中采用的G a u s s - J a c o b i面积分法为例,其4声道流量计圆形截面管道流量qV的计算公式:2J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局qV=D224i=1Wiui(2)式中:D 管道直径,m;ui 第i声道测得的流体轴向线平均流速,m/s;Wi 第i声道的加权系数,与流速分布及声道安装位置有关。4 . 3 声道排布形式及相关几何参数含义流量计声道排布规则由流量计所采用的积分算法决定,仍以G a u s s - J a c o b i面积分法为例,其典型的8声道流量计声道排布形式如图3所示。(a)俯视图(b)正视图(c)截面图图3 典型8声道流量计声道排布图流量计相关几何参数说明:a)流量计管道直径D;b)声道长度L:每对换能器发射/接收面之间的实际距离;c)声道角;d)声道高度d1d4:声道到管道轴线的距离,如图3(c)所示;e)测量平面:如图3(a)中的测量平面A、测量平面B。4 . 4 用途流量计主要用于城市供水主管道、引水涵洞及水电机组的流量测量。5 计量特性5 . 1 流量测量性能流量计流量测量的相对扩展不确定度一般应小于5%。注:以上指标不是用于合格性判别,仅供参考。3J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局6 校准条件6 . 1 环境条件温度一般为:(53 5);相对湿度一般为:1 5%9 5%;大气压力一般为:(8 61 0 6)k P a。6 . 2 校准介质条件校准介质应充满整个实验管道。6 . 3 测量设备6 . 3 . 1 流量计几何参数的测量设备测量设备的测量范围应能覆盖被校流量计几何参数范围。推荐使用的测量设备:三坐标机、全站仪、内径千分尺、经纬仪。6 . 3 . 2 标准时间测量设备标准时间测量设备准确度应优于被测流量计或优于1n s。6 . 3 . 3 标准声速测量设备声速测量不确定度应优于0 . 1%。6 . 3 . 4 温度测量设备分辨力应优于0 . 0 5。6 . 3 . 5 延时校准实验槽延时校准实验槽内温度测点应不少于3个,分布大致均匀,工作区域最大温差应优于0 . 0 5。7 校准项目和校准方法7 . 1 校准项目校准及期间核查项目见表1。表1 校准及期间核查项目一览表校 准 项 目校 准期 间 核 查流量几何参数+-计时系统分辨力检查+-计时系统延时+-流量计零流量实验+流速计算功能检查+-积分方法检查+- 注:“+”表示进行校准,“-”表示可不进行校准。7 . 2 几何参数校准7 . 2 . 1 现场校准需要测量的几何参数见表2。4J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局表2 测量几何参数表分类几何参数名称符号流量计管段直径D圆柱度换能器相关参数声道长度L声道角声道高度d换能器端面与管道壁面相对位置e 注:示意图参见图3。7 . 2 . 2 几何参数校准方法流量计几何参数的校准方法随使用仪器不同,存在一定差异,这里仅作基本要求。具体方法:使用三坐标机测量操作方法见附录A,使用全站仪测量操作方法见附录B。7 . 2 . 2 . 1 流量计管段直径在流量计管段内 ( 对于非管段式流量计,取换能器分布区域,以下相同) ,在垂直流量计轴向方向选取至少5个截面,截面分布应大致均匀且覆盖流量计换能器安装范围( 如图4所示) ,在每个截面上选取不少于6个位置进行直径测量,位置分布应大致均匀。取各次直径测量结果的平均值作为校准结果。图4 流量计管道直径测量7 . 2 . 2 . 2 流量计管段圆柱度流量计管段圆柱度的计算方法可参考式 (3) :=mj=1Dj,m a x-Dj,()m i nm D1 0 0%(3)5J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局式中:Dj,m a x 第j截面的测得的管道直径的最大值,m;Dj,m i n 第j截面的测得的管道直径的最小值,m;m 测量截面数。7 . 2 . 2 . 3 声道长度逐一测量每对换能器端面间的距离,对每对换能器进行测量,测量次数不少于3次, 取平均值作为校准结果。7 . 2 . 2 . 4 声道角首先确定流量计管段的轴线,再逐一测量并计算每对换能器端面中心连线与轴线的夹角,对每对换能器测量不少于3次,取平均值作为校准结果。7 . 2 . 2 . 5 声道高度测量并计算每条声道到轴线的距离,每条声道测量不少于3次,取平均值作为校准结果。7 . 2 . 2 . 6 换能器端面与管道壁面相对位置检查换能器安装位置及凸入 ( 凹陷)管道高度 ( 深度) ,应符合流量计说明书要求。7 . 3 计时系统分辨力检查7 . 3 . 1 具有外部计时检测接口的流量计7 . 3 . 1 . 1 流量计在启动及停止其内部计时系统的同时,通过其计时检测接口向标准时间测量设备发出信号,进行同步计时,并分别记录流量计计时系统测量结果tm以及标准时间测量设备测量结果ts,取tm-ts作为该次计时系统分辨力检查结果tR,i。7 . 3 . 1 . 2 按7 . 3 . 1 . 1重复实验不少于6次,取tR=(tR,i)m a x。注:若tR小于标准时间测量设备的准确度 (te) ,则取tR=te。7 . 3 . 2 对于计时系统无法直接检测的流量计,被校单位或流量计生产厂家应能提供其计时分辨力的说明,并提供相应的验证方法。7 . 4 计时系统延时校准7 . 4 . 1 本条适用于流量计使用前的首次校准,应在换能器安装于表体上之前进行,校准结果可作为修正值置入流量计主机。7 . 4 . 2 校准用液体应与流量计工作介质尽量一致,校准前实验槽内液体应静置足够长的时间,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条声道的1对换能器放入实验槽内,待实验状态稳定后,且实验槽内液体温差小于0 . 1,测量并记录其声道长度 (L1) ,记录流量计测得的超声波传播时间 (t1) ,并同时记录实验槽内液体温度 (TT 1) 。7 . 4 . 4 改变换能器的声道长度,待实验状态稳定后,且实验槽内液体温差小于0 . 1,测量并记录其声道长度 (L2) ,记录流量计测得的超声波传播时间 (t2) ,并同时记录实验槽内液体温度 (TT 2) 。如图5所示。6J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局图5 计时系统延时校准示意图7 . 4 . 5 该声道的计时系统延时 (td)可由式 (4)计算得到:td=L1t2-L2t1L1-L2(4)注:1 通常应L1/L22;2 TT 1-TT2应小于0 . 0 5,否则应考虑声速变化对测量结果的影响。7 . 4 . 6 按7 . 4 . 37 . 4 . 5方法,实验次数应不少于3次,取平均值作为校准结果。7 . 4 . 7 按7 . 4 . 37 . 4 . 6方法,逐一校准流量计每条声道。7 . 5 流量计零流量实验校准用液体应与流量计工作介质尽量一致,实验介质与流量计工作介质声速相差不应超过3%。校准前流量计内液体应静置足够长的时间,校准介质温度应稳定,且在管道内没有明显的相对运动。7 . 5 . 1 信号强度在一段时间内连续记录流量计各声道的信号强度 ( 或增益) ,一次测量时间应不短于2m i n,其数值应满足流量计说明书要求。7 . 5 . 2 零点流速7 . 5 . 2 . 1 零点流速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,一次测量时间应不短于5m i n,且每条声道记录次数应不少于5 0次。将每条声道记录的流速进行平均,得到各声道的零点流速。7 . 5 . 2 . 2 按7 . 5 . 2 . 1方法,实验次数应不少于3次,取平均值作为校准结果。7 . 5 . 2 . 3 每条声道的零点流速实验标准差可按照贝塞尔公式计算得到。7 . 5 . 3 声速测量7 . 5 . 3 . 1 声速测量方法在一段时间内连续记录流量计各声道测得的声速,一次测量时间应不短于5m i n,且每条声道记录次数应不少于5 0次。将多次测量的结果进行平均,得到每条声道的声速。7 . 5 . 3 . 2 记录声速的同时应记录水温,一次实验过程中水温变化应不超过0 . 1 ,各声道间介质的最大温差应不超过0 . 1。7J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局7 . 5 . 3 . 3 按7 . 5 . 3 . 17 . 5 . 3 . 2方法,实验次数应不少于3次,取平均值作为测量结果。7 . 5 . 3 . 4 各声道的声速测量结果与标准声速偏差一般应小于0 . 2%,标准声速可由标准声速测量装置实验得到,对于常见介质也可由查表得到。注:1 使用标准声速测量设备进行标准声速测量,应在流量计测量声速的同时进行;2 使用查表方式时,所采用标准声速数据应引用已发布实施的标准、规程及规范,如水中声速可参考G B/T2 3 9 0 02 0 0 9 无损检测 材料超声速度测量方法 ,并应注意适用范围。7 . 5 . 3 . 5 计算各声道声速测量结果的相对实验标准差作为流量计声速测量的一致性,一般应小于0 . 2%。7 . 5 . 3 . 6 7 . 5 . 3 . 4和7 . 5 . 3 . 5结果将计入流量计测量不确定度计算。若流量计未能达到7 . 5 . 3 . 4和7 . 5 . 3 . 5规定的指标,建议进行计时系统延时校准 ( 详见7 . 4)或咨询流量计生产厂家。7 . 6 流速计算功能检查7 . 6 . 1 流速计算功能检查方法调取流量计的几何参数设置信息并随机调取1条流量计流量测量记录,记录中应包含各条声道测得的超声波传播时间及流速值,按照公式 (1)进行验算。7 . 6 . 2 流量计流速计算误差一般应小于0 . 0 1%。7 . 7 积分方法检查7 . 7 . 1 具有模拟流量计算接口 ( 流速输入)根据被校流量计的直径,在其流速范围内选取不同流速点,应用经典流速分布函数构建多个理论流场,并可计算得到理论流量qV,i d e a l。将流量计各声道的声道高度 ( 位置)参数输入理论流场,可由理论流场计算得到流量计各声道对应的理论线平均流速ui d e a l,i(i为声道数,i=1,2,n) 。被校流量计的积分算法被作为一个黑盒,将ui d e a l,i作为各声道的流速测量值输入流量计,流量计积分计算后,给出流量值qV,m e t e r,将该值与经典积分计算算法比较,以评估其积分算法的准确性。注:积分模型算法检查方法见附录C。7 . 7 . 2 不具有模拟流量计算接口7 . 7 . 2 . 1 流量计生产厂家需提供其积分计算的全部算法。7 . 7 . 2 . 2 调取流量计流量测量记录,验算各声道的流速测量值与流量示值的关系,验证其流量计使用算法与厂家提供算法的一致性。7 . 7 . 2 . 3 参照7 . 7 . 1方法进行积分方法校准。7 . 7 . 3 检查各声道的声道高度是否满足厂家要求,并应在校准结果中考虑由于安装位置偏差所引入的积分误差。7 . 8 现场流动条件影响评估7 . 8 . 1 适用范围超声流量计准确度与其现场安装条件密切相关,一般来讲,流量计使用现场的安装8J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局管路条件应至少满足以下条件之一:a)流量计按照其说明书中的要求进行安装;b)对于流量计说明书中无明确规定的,流量计上游直管段长度应2 0D,下游直管段长度应1 0D。对于不能满足以上两个条件的流量计,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影响主要与雷诺数、扰流件类型、流量计距扰流件距离、流量计声道数 ( 测量平面数)以及流量计积分方法等因素相关,影响量的评估可参考附录D。7 . 9 运行状态检查7 . 9 . 1 运行状态检查方法使流量计处于正常工作状态,且流量应能保持稳定。在一段时间内连续记录流量计各声道的信号强度 ( 或增益值) 、声速以及流速,一次测量时间应不短于5m i n,且每条声道记录次数应不少于5 0次。7 . 9 . 2 信号强度 ( 运行状态)检查流量计各声道的信号强度应满足流量计说明书中的规定。7 . 9 . 3 各声道声速检查 ( 运行状态)单条声路声速测量值与各声道声速测量值平均值偏差一般应不大于0 . 3%。7 . 9 . 4 流速分布通过引用水力学经典流速分布曲线 ( 或数值模拟计算)可得到现场校准条件下的理论流速分布曲线,将各声道流速测量值的平均值与理论流速分布曲线对比,分布特点应大致相同。8 校准结果的表达校准完成后按照本规范给出校准结果,开具相应的校准证书。不确定度评定方法见附录E。校准证书包含信息要求见附录F。9 复校时间间隔送校单位可根据实际使用情况自主决定流量计的复校时间间隔;复校周期通常不超过2年。建议至少每6个月对流量计进行一次期间核查;复校时,应提供校准周期内所有期间核查的实验记录。9J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局附录A使用三坐标机校准流量计几何参数A . 1 三坐标机适用范围三坐标机一般适用于D N 10 0 0D N 30 0 0管段式流量计的几何参数测量。使用三坐标机校准的流量计几何参数包括:管道直径、声道高度、声道角、声道长度等。A . 2 几何参数测量方法 ( 三坐标机法)A . 2 . 1 流量计管道测量按照三坐标机的操作方法选择圆柱体测量选项,顺序在测量管内壁均匀地选取测量点,首先在测量管的两端先分别选取不少于8个测量点,再在中部选取不少于2 4个测量点。为了提高测量准确度,尽可能在同一截面上取测量点。测量完毕后,通过测量软件形成圆柱体,如图A . 1所示。测量软件计算得到该柱体直径及轴线。图A . 1 测量管直径测量图A . 2 . 2 声道高度测量以5声道流量计为例,参照如下步骤进行:a)声道的测量需视同一声道上游和下游换能器为一组进行测量。b)按照三坐标机的操作方法选择圆柱体测量选项,分别在同声道换能器上大致均匀地选择至少3个测量点,形成柱体即声道。c)测量时注意按照15声道的顺序逐个声道测量。声道位置的布置可以接线盒的位置为基准。d)5个声道位置测量完毕后,使用测量软件 “ 线-线”选项,依次计算得到管道轴线与各声道中心轴线的距离。A . 2 . 3 声道角测量使用A . 2 . 2中b) 、c)的测量结果,在测量软件中选择 “ 角度”计算,依次计算得到各声道与管道轴线的夹角。A . 2 . 4 声道长度测量a)按照三坐标机的操作方法选择平面 ( 或圆面)测量选项,在同一声道上游换能器端面和下游换能器端面各选取至少3个测量点,分别作出 “ 平面”或 “ 圆面”图形,测量时需注意测量顺序。01J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局b)换能器端面全部测量完毕后,使用测量软件计算工具分别计算出同一声道两换能器端面之间的距离,即声道长度。A . 2 . 5 将A . 2 . 2A . 2 . 4的一次测量结果作为一组,应至少对1台流量计进行3组测量,取各组平均值作为最终测量结果。11J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局附录B使用全站仪校准流量计几何参数B . 1 适用范围一般适用于直径在D N 30 0 0D N 1 50 0 0的管段式流量计的几何参数测量。使用全站仪校准的流量计几何参数包括:管道直径、声道角、声道长度、声道高度等。B . 2 建立基站选择的基站站点应使全站仪可以直接测量到全部探头的端面。若在测量区域内找不到满足要求的基站,则应考虑在测量区域内建立2个站点,通过全站仪的转站功能进行测量,但其测量准确度将会下降,并在不确定度计算时予以考虑。B . 3 几何参数测量方法 ( 全站仪法)B . 3 . 1 流量计管道测量在流量计管道内壁上选取至少5 0个点进行测量,测量点选取方法可参考图4,依次记录各测量点的三维坐标值。B . 3 . 2 换能器探头位置测量将全站仪目镜对准换能器探头的中心,记录其坐标值;使用全站仪依次对流量计全部换能器探头进行测量,测量过程可参考图B . 1。将测量结果作为1组测量,应至少对1台流量计进行3组测量。图B . 1 全站仪测量示意图B . 4 圆管道拟合将流量计管道各测量点的坐标值,对圆柱面采用最小二乘法进行拟合,得到圆柱的半径 (Rf) 、圆柱度以及轴线 (X0)的坐标。21J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局B . 5 各声道几何参数计算将测得的各测点的三维坐标值进行空间几何运算,其中:声道长度为每条声道对应的2个探头间的距离;声道角为每条声道对应的2个探头的连线与管道轴线的夹角;声道高度为每条声道对应的2个探头的连线到管道轴线的距离。每个被测量均取各组平均值作为最终测量结果。31J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局附录C积分模型算法检查方法C . 1 构造理论流场流量计管段内的流动绝大多数情况下为紊流流动,在流量计前后直管段足够长时紊流流动得以充分发展,其平均流动趋向于一个稳定的轴对称流速分布。对于半径R确定的流量计,在平均流速u、粗糙度、介质动力黏度已知的情况下,可构造出一组理论流场的轴向速度分布。C . 1 . 1 构造理论流场数学模型的选取应首先根据管道直径、构造理论流场选取的流速参数及管壁粗糙度参数计算出雷诺数,由于管道内部流速与管壁粗糙度不同,流量计管段内轴向流动的廓形存在差异。利用流体力学中给出经典的轴向速度廓型的公式 ( 推荐使用) :黏性底层(y5/u) :uu=(1+1 . 3 3)-2 . 0 3l gRy(C . 2)式 (C . 1)和式 (C . 2)中,y=R-r,R为半径,r为速度点到轴线的距离,u=u /8为摩阻流速。为阻力系数,可以迭代求解,1=1 . 7 4-2 . 0 l gR+1 8 . 7R e ,其中,R e=u2R为雷诺数,为介质密度,为当量粗糙度。在u、R、已知的情况下,可构造出一组理论流场的轴向速度分布。由于式 (C . 1)和式 (C . 2)为分段构造,故u为名义平均流速,实际平均流速需要进行数值积分得到准确值。C . 1 . 2 构造理论流场的流速参数选取选取的流速参数应覆盖流量计的使用流速范围,选取的流速点数量应不少于3个,且分布大致均匀。C . 1 . 3 构造理论流场的管壁粗糙度参数选取选取的管壁粗糙度参数应能反映流量计的管道管壁粗糙程度的典型状况,选取的管壁粗糙度数量一般不少于2个。若不能确定管壁粗糙度,建议粗糙度参数选取/R=0及0 . 0 0 2。C . 2 流量计积分模型的验证C . 2 . 1 声道相对轴线高度 ( 声道相对高度)声道相对轴线高度一般应从流量计说明书中获取。若厂家未提供,也可采用实测值。C . 2 . 2 流量计积分模型的验证过程验证过程如图C . 1所示。41J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局图C . 1 流量计积分模型的验证方法注:由于验证过程需要进行大量数学运算,建议编写专门的计算软件进行验证。C . 2 . 2 . 1 理论声道流速将流量计各声道的声道相对高度输入C . 1构造的全部理论流场中,每个理论流场均可以计算得到一组各声道高度位置上的理论轴向线平均流速 ( 理论声道流速) 。C . 2 . 2 . 2 积分算法的黑盒验证被校流量计的积分算法被作为一个黑盒,将第j个理论流场的一组理论声道流速作为各声道的流速测量值输入流量计,流量计积分计算给出流量值qV,m,j,按下式计算对于理论流场j的流量计积算误差EJ,j:EJ,j=qV,m,j-qV,i d,jqV,i d,j1 0 0%(C . 3)式中,qV,i d,j为该流场的理论流量,j=1,2,n,n为构造的理论流场数。逐个计算流量计对于每个理论流场的积算误差,取最大误差作为流量计积分算法验证结果EJ。C . 3 积分模型的检查结果的处理应根据构造流场数学模型的不确定度及由多个理论流场得到积算误差的标准偏差给出积分模型检查结果的不确定度。若积算误差的绝对值超过1%,或大于流量计准确度等级对应的最大允许误差的1/3,建议检查流量计参数设置或咨询流量计生产厂家。51J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局附录D现场流动条件对流量计计量性能影响参考值D . 1 现场流动条件引入的不确定度参考值由现场流动条件引入的不确定度可参考表D . 1。表D . 1 现场流动条件引入的不确定度参考值距扰流件距离单测量平面声道数测量平面数量单平面双平面1D38%5%3n55%3%5n73%2%82%1 . 5%1DL3D35%3%3n53%2%5n72%1 . 5%81 . 5%1%3DL6D33 . 5%2%3n52 . 5%1 . 5%5n72%1%81 . 2%0 . 7%6DL1 0D32%1 . 5%3n51 . 5%1%5n71%0 . 8%80 . 7%0 . 5%1 0DL2 0D31 . 5%1%3n51%0 . 8%5n70 . 8%0 . 5%80 . 5%0 . 3%说明:以上参考值是基于扰流件为单弯头,位于流量计上游,流速范围 (17)m/s,光滑管道,积分模型为G a u s s-J a c o b i的流量计进行数值模拟计算,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计使用现场流动条件复杂或对评估结果准确度要求较高,建议使用以下两61J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局种方法进行评估。D . 2 . 1 数值模拟计算法根据流量计现场管路条件,扰流件几何形状,对整个流量计的管路系统进行数值模拟计算,得到流量计处流场分布情况,对该流场对流量计的计量性能影响进行评估的方法。D . 2 . 2 模型实验法模型实验法是采用一定比例的缩尺模型实验来研究工程原型的水力学特性,模型应能全面反映原型中流量计处的流动特性。通过将模型在流量标准装置上进行校准实验,对现场流场对流量计的影响进行评估的方法。71J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局附录E不确定度评定E . 1 数学模型由超声流量计的原理可知,多声道超声流量计通过在测流截面上布设多对传感器,得到若干条声道线上的平均速度,然后根据不同声道平均速度ui所占的求积系数Wi不同,用加权积分的方法计算出流量:qV=2R2ni=1Wiui(E . 1)式中:R 流量计管道半径,m。第i声道的声道速度:ui=Li2 c o si1tu,i-1td,i(E . 2)式中: i 第i声道的声道角;Li 第i声道的声道长度,m;tu,i,td,i 第i声道的超声波顺流和逆流传播的时间,s。超声流量计的流量由几何参数、时间参数、求积系数等三部分计算得到,因此,流量计的不确定度主要来源于几何参数测量、时间测量、流场影响。E . 2 不确定度评定方法E . 2 . 1 流量计不确定度的主要分量由公式 (E . 1)可知流量计体积流量的不确定度可由下式计算得到:ur e l(qV)=u2r e l(R)+u2r e l(um)+u2r e l(W)+u2r e l(uh)1/2(E . 3)式 (E . 3)中各项为不确定度的主要分量,其含义见表E . 1。表E . 1 流量计不确定度分量序号符号来源灵敏系数1u(R)管段半径22u(um)平均流速13u(W)积分算法14u(uh)流动干扰1E . 2 . 2 不确定度主要分量的评定方法说明E . 2 . 2 . 1 流量计管段半径的不确定度应根据采用的测量方法进行评定。E . 2 . 2 . 2 流量计轴向平均流速的不确定度评定a)流量计轴向平均流速一般可由每条声道的测得的流速加权 ( 或按照特定的规则)计算得到,每条声道速度的不确定度评定应根据公式 (E . 2)进行分析,一般应包括以81J J F1 3 5 82 0 1 2市场监管总局市场监管总局下主要分量,见表E . 2。表E . 2 声道速度不确定度主要分量序 号符 号来 源1u(Li)声道长度2u(i)声道角3u(ti)时间测量4u(uz e r o,i)零点流速其中,流量计时间测量系统的校准结果不确定度u(t) ,根据校准方法,其不确定度分量一般包括:计时系统分辨力、声速校