流量开关校准规范

流量开关校准规范1范围本规范主要适用于液体流量开关的实验室校准，气体流量开关的实验室校准和流量开关的在线校准可参照本规范执行。2引用文件JJG1033电磁流量计JJG1030超声流量计JJG1037涡轮流量计JJG461靶式流量计JJG1132热式气体质量流量计JJG643标准表法流量标准装置凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范/方法；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/方法。3术语和计量单位3.1术语3.1.1流量开关flowswitch利用相关原理测量管路中介质的瞬时流量，并实时地传输给后端设备开关、通断或者报警信号的一种流量仪表。3.1.2流量响应点flowresponsepoint流量开关预先设定的流量点，在管道中瞬时流量超过或低于该流量点时发出报警或者输出开关、通断信号等响应。对于部分流量开关，该流量点可以修改。3.1.3插入式流量开关insertedflowswitch没有测量管道，把感应元件直接安装在管路中一种流量开关。3.1.4热式流量开关thermalflowswitch通过测量温差的原理实现流量测量的一种流量开关。3.1.5回差switcherror流量开关流量响应点上行程示值误差和下行程示值误差的差值。3.2计量单位瞬时流量：立方米每小时，符号：m3/h。4概述4.1分类流量开关根据其测量原理、显示方式、外观等可以分为很多种类型。具体的分类见图1。流流量开关测量原理显示方式电子式流量开关机械式流量开关涡轮式流量开关超声式流量开关热式流量开关电磁式流量开关挡片式流量开关活塞式流量开关LED灯显示式流量开关安装方式数字显示式流量开关管道式流量开关插入式流量开关图1流量开关的分类机械式流量开关主要是依靠介质流动推动感应元件，实现流量测量和开关功能。电子式流量开关的概念很广泛，它的原理有很多种，像涡轮式、电磁式、热式、超声式等等，任何有开关量输出的流量计都可以称为电子式流量开关。上述分类之间存在一定的交互性，如活塞式流量开关属于管道式流量开关，热式流量开关属于插入式流量开关，等等。4.2结构流量开关主要由测量管道、感应元件和转换器（显示器）组成，即通常所说的管道式流量开关，而插入式流量开关则没有测量管道。如图2所示。图2流量开关的组成测量管道为感应元件提供测量环境，有利于感应元件的安装和固定，提高测量准确度。感应元件直接与介质接触，感应介质对元件的作用并传送给转换器，根据相应的计算转换成瞬时流量传输信号或者显示出来。4.3工作原理流量开关的类型不同，其工作原理也不同。其中电磁式、涡轮式、超声式、热式等流量开关的工作原理与其相应的流量计工作原理相同。机械式流量开关通过测量管道内的挡板或者活塞感应介质冲力的大小，以此判断瞬时流量，输出相应的信号。4.4用途流量开关主要用于对管道中瞬时流量的检测，根据设定的流量响应点在流量超出或低于响应点时发出警报或传送开关、通断信号，在系统中起到监视和保护作用。5计量特性5.1通用要求5.1.1随机文件流量开关应附有使用说明书，说明书上应说明技术条件和流量开关的计量性能等。5.1.2铭牌流量开关应有铭牌。铭牌上一般应注明：a.产品及制造厂名称；b.产品规格及型号；c.出厂编号；d.最大工作压力；e.适应工作温度范围；f.流量的响应点或者范围；g.防爆等级和防爆合格证编号（适应于防爆类型的流量开关）h.防护等级；i.制造年月。5.1.3流量开关应具有明显的流向标识。5.2响应特性5.2.1测量流量超过或低于流量响应点，流量开关能够具有报警、输出开关或者通断信号等响应功能。5.2.2对于具有指示功能的流量开关，其指示界面能够响应测量流量的变化。5.2.3电子式流量开关一般要求具备修改流量响应点的功能。5.3流量测量性能5.3.1流量开关在流量响应点的流量相对示值误差一般应小于5%。5.3.2流量开关在流量响应点的回差一般不大于其最大允许误差的绝对值。注：以上指标不用于合格性判定，仅供参考。6校准条件6.1环境条件环境温度：（5～55）℃；相对湿度：15%～95%；大气压力：（86～106）kPa。6.2测量设备6.2.1流量标准装置流量标准装置及其配套仪表均应具有有效的检定/校准证书。由于流量开关主要的测量量是瞬时流量，所以选择标准表法流量标准装置。标准装置的测量范围应与被校准流量开关的流量范围和测量口径相适应。装置测量结果的扩展不确定度应不大于被校准流量开关最大允许误差绝对值的1/3。6.2.2校准用液体校准用液体一般可采用不夹杂空气，无纤维、导磁性颗粒及其他可见颗粒等物质的清洁水。校准用液体应始终充满实验管道，且为单相稳定无旋涡流动。校准过程液体应保持常温。6.2.3校准用气体校准用气体应无游离水或者油等杂质存在，粉尘等固体物的颗粒应小于5μm。校准过程中气体应保持室温，校准过程应在较为密闭的环境中进行。6.2.4其他测量设备对于具备信号输出的流量开关，应配备万用表，检测流量开关的输出信号。6.3安装条件6.3.1流量开关应依据生产厂家规定的方式安装。当采用垂直安装时，应将流量开关安装在管道上升段内，以保证介质充满管道。6.3.2安装时要保证介质流动方向与流量开关标识的流体方向一致。安装中应保证流量开关测量管线与管道轴线方向一致。流量开关与管道连接部分应没有渗漏，连接处密封垫不能凸出到管道内。6.3.3原则上须将构成流量开关的所有部件一起校准。7校准项目和校准方法7.1校准项目流量开关的校准项目如下表2。表2校准项目校准项目机械式流量开关电子式流量开关外观检查++开关响应功能++流量响应点修改功能－+示值误差++回差++注：“+”表示进行校准，“－”表示可不进行校准。7.2校准方法7.2.1外观检查用目测或资料审查的方法检查被校流量开关，其结果应符合5.1的要求。7.2.2开关响应功能将流量开关正确安装在标准装置上，从零开始逐渐增加标准装置的瞬时流量（上行程），当瞬时流量超过流量响应点q0（m3/h）时，观察流量开关是否报警或者输出开关信号；对于具有信号输出功能的流量开关，使用万用表检测其信号通断情况。在流量开关响应的同时，记录当前标准装置的瞬时流量值q1（m3/h）。调节标准装置的瞬时流量使其逐渐减小（下行程），当瞬时流量小于流量响应点时，观察流量开关的报警信号是否关闭或者输出开关信号是否变化；对于具有信号输出功能的流量开关，使用万用表检测其信号通断情况。在流量开关响应的同时，记录当前标准装置的瞬时流量值q2（m3/h）。其结果应该符合5.2.1的要求。上述校准过程为一个循环，重复进行三次。对于具有指示功能的流量开关，在瞬时流量逐渐增加和减小的过程中，观察其LED灯亮起的数量或者显示流量值是否随瞬时流量发生对应的变化。其结果应符合5.2.2的要求。注：如果流量开关没有标注流量响应点，则以开关响应时标准装置瞬时流量的平均值作为该流量开关的流量响应点。7.2.3流量响应点修改功能对于具有修改流量响应点功能的电子式流量开关，还应检查其修改功能。其结果应该符合5.2.3的要求。在其测量范围内选择最小流量、最大流量和中间流量三个响应点，或者依据客户的要求选择流量响应点，在每一个响应点都进行一次上述7.2.2校准过程。7.2.4示值误差示值误差校准与开关响应功能的校准同时进行，示值误差按式（1）、（2）计算。（1）（2）式中，E1ij、E2ij——第i流量响应点、第j次校准时上行程和下行程的示值误差，%；q0i——第i流量响应点的流量，m3/h；q1ij、q2ij——第i流量响应点、第j次校准时上行程和下行程开关响应时的标准瞬时流量，m3/h。取三次校准的示值误差的算术平均值作为该流量响应点该行程的示值误差，取上下行程示值误差中绝对值最大的值作为该流量响应点的示值误差。7.2.5回差回差校准也与开关响应功能的校准同时进行，回差按式（3）计算，%。（3）式中，△Ei——第i流量响应点的回差，%；E1i、E2i——第i流量响应点上行程和下行程的示值误差，%。8校准结果8.1校准记录校准记录应尽可能详尽地记载测量数据和计算结果，记录格式见附录A。8.2校准证书校准证书应包括的信息及推荐的校准证书内页格式见附录B。校准项目可根据被校仪器的预期用途选择使用，对校准规范的偏离，应在校准证书中注明。当客户要求时，可以根据计量特性最大允许误差进行符合性判定，并将结论列入校准证书。进行符合性判定应考虑测量结果的不确定度。不确定度评定方法见附录C。9复校时间间隔建议复校时间间隔一般不超过1年。如果仪器经维修、更换重要部件或对仪器性能有怀疑时，应随时校准。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸多因素所决定的，因此，送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。附录A流量开关校准原始记录委托单号：送检单位：流量开关类型：仪表型号：仪表编号：证书编号：测量范围：最大允许误差：生产厂家：主要标准器具：测量范围：准确度等级：溯源证书号：有效期至：技术依据：环境温度：相对湿度：校准地点：校准结果与数据流量响应点（m3/h）行程测量次数标准流量（m3/h）示值误差（%）平均示值误差（%）示值误差（%）回差（%）示值误差的扩展不确定度U（%）（k=2）上行程123下行程123外观检查：□符合要求□不符合要求开关响应功能：□符合要求□不符合要求流量响应点修改功能：□符合要求□不符合要求□不适应校准：核验：校准日期：附录B校准证书的内容B.1校准证书至少包括以下信息：标题：“校准证书”；实验室名称和地址；进行校准的地点；校准证书编号，页码及总页数的标识；校准单位校准专用章；委托单位的名称和联络信息；被校计量器具的描述和明确标识：制造单位、名称、型号及出厂编号；校准日期；校准所依据的技术规范的名称及代号；本次校准所用的主要计量标准器具（包括标准物质）的名称、测量范围、不确定度或准确度等级或最大允许误差、证书编号及有效期；校准时的环境温度、相对湿度；校准结果及其测量不确定度的说明；校准人与核验人的签名；校准证书批准人的签名与职务；校准结果仅对被校对象有效的声明；未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。

B.2校准证书（内页）格式1、流量开关类型：2、外观：3、开关响应功能4、流量响应点修改功能5、示值误差与回差流量响应点（m3/h）示值误差（%）回差（%）示值误差的扩展不确定度U（%）（k=2）附录C流量开关校准测量不确定度评定C.1概述C.1.1测量依据：JJF（新）**－2020《流量开关校准规范》。C.1.2环境条件：温度（5～55）℃；湿度：（15～90）%RH。C.1.3测量标准：标准表法水流量标准装置，扩展不确定度：U=0.20%，k=2。C.1.4被测对象：流量开关。C.1.5测量方法：将流量开关正确安装在标准装置上，从零开始逐渐增加标准装置的瞬时流量（上行程），当瞬时流量超过流量响应点q0（m3/h）时，观察流量开关是否报警或者输出开关信号；对于具有信号输出功能的流量开关，使用万用表检测其信号通断情况。在流量开关响应的同时，记录当前标准装置的瞬时流量值q1（m3/h）。调节标准装置的瞬时流量使其逐渐减小（下行程），当瞬时流量小于流量响应点时，观察流量开关的报警信号是否关闭或者输出开关信号是否变化；对于具有信号输出功能的流量开关，使用万用表检测其信号通断情况。在流量开关响应的同时，记录当前标准装置的瞬时流量值q2（m3/h）。计算流量示值误差和回差。C.1.6评定结果的使用：在符合上述条件的情况下，一般可直接使用本不确定度评定结果。C.2测量模型根据示值误差计算公式建立模型：（C.1）式中，E——流量开关的示值误差，%；q0——流量开关流量响应点的流量值，m3/h；qj——流量开关在流量响应第j次校准时标准装置的流量值，m3/h；j——校准次数。考虑到q和qs两个输入量不相关，合成相对标准不确定度可按照下式进行计算：（C.2）C.3不确定度分量的评定C.3.1参量q0的不确定度ur(q0)的评定流量开关流量响应点的流量q0对示值误差引入的不确定度只要表现为示值误差的重复性，采用A类评定方法。每个行程重复性测量3次，示值误差的重复性采用极差法计算。取上下行程中绝对值最大的平均示值误差对应的重复性作为该流量响应点的重复性。（C.3）式中，s(E0)——示值误差的重复性，%；Emax和Emin——j次校准中示值误差的最大和最小值，%；Cn——极差系数，与测量次数有关，其值可由下表查出。表C.1Cn数值表n23456789Cn1.131