摘要:電磁流量計(jì)測(cè)得的流量值可通過不同形式模擬信號(hào)輸出，按照J(rèn)JC1033-2007《電磁流量計(jì)》檢定規(guī)程、JB/T9248-2015《電磁流量計(jì)》機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)輸出信號(hào)的相關(guān)要求，選取某同一電磁流量計(jì)的不同輸出信號(hào)分別進(jìn)行檢測(cè)，并對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，以期對(duì)電磁流量計(jì)用戶實(shí)際使用及檢測(cè)人員的檢測(cè)時(shí)不同輸出信號(hào)的選取提供參考。
0引言
目前多數(shù)電磁流量計(jì)都設(shè)計(jì)有輸出的電信號(hào)。常用的電信號(hào)輸出又分為脈沖(頻率)輸出和(4~20)mA電流輸出。這兩種電信號(hào)輸出己作為儀表行業(yè)的基本規(guī)定和要求。方便行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)，特別是在新建或是替換配件的過程中，以便接入控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)利益最大化。電磁流量計(jì)的傳感器在測(cè)量導(dǎo)電液體流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，轉(zhuǎn)換器將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)信號(hào)轉(zhuǎn)換成與流量計(jì)流量值成正比的模擬信號(hào)，并輸出到采集端。按照J(rèn)B/T9248-2015《電磁流量計(jì)》機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電磁流量計(jì)對(duì)模擬輸出信號(hào)的要求,流量計(jì)可采用直流電流輸出信號(hào)、頻率輸出信號(hào)、脈沖輸出信號(hào)。這些信號(hào)應(yīng)該均能正確反映電磁流量計(jì)的實(shí)際測(cè)量值。通過長(zhǎng)期檢測(cè)工作發(fā)現(xiàn),對(duì)于具有多種信號(hào)輸出的流量計(jì)，不同的輸出信號(hào),得出的檢測(cè)結(jié)果卻不盡相同,這對(duì)電磁流量計(jì)計(jì)量性能的判別帶來(lái)爭(zhēng)議風(fēng)險(xiǎn)。
本文按照J(rèn)JG1033-2007《電磁流量計(jì)》檢定規(guī)程中對(duì)輸出信號(hào)選取的相關(guān)要求，選取某電磁流量計(jì)進(jìn)行不同輸出信號(hào)下的示值誤差試驗(yàn)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析,以期對(duì)電磁流量計(jì)使用及檢測(cè)時(shí)輸出信號(hào)的優(yōu)選給出一點(diǎn)參考。
1電流、脈沖測(cè)量方法差異性試驗(yàn)方法
1.1試驗(yàn)方法
本次試驗(yàn)采用靜態(tài)容量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,本次選用的儀表口徑為DN100,編號(hào)為10019251的電磁流量計(jì)。選取的該流量計(jì)很有代表性，該流量計(jì)為某客戶固定每年送檢的流量計(jì)，通過對(duì)歷年檢測(cè)記錄的對(duì)比發(fā)現(xiàn)計(jì)量性能較為穩(wěn)定。本次實(shí)驗(yàn)對(duì)該流量計(jì)電流信號(hào)及脈沖信號(hào)進(jìn)行對(duì)比分析。在符合規(guī)定的環(huán)境條件下,按JJG1033-2007《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》,將電磁流量計(jì)安裝在水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上,使其與標(biāo)準(zhǔn)裝置的管道同心保持--致,檢測(cè)前保證電磁流量計(jì)接地良好，和接線端子連接無(wú)誤。以水為介質(zhì),通水測(cè)試,確認(rèn)被檢流量計(jì)和管線均無(wú)泄露后,調(diào)整被檢流量計(jì)零點(diǎn),檢查流量計(jì)的密封性。把流量調(diào)到最大的流量值，等待流量、溫度和壓力穩(wěn)定后，在相同時(shí)間內(nèi)同時(shí)讀取被檢這一臺(tái)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)容器信號(hào)并記錄，分別測(cè)量140m'/h、70m3/h、14m3/h三個(gè)流量點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)各校準(zhǔn)3次,取檢測(cè)結(jié)果平均值。
1.2脈沖信號(hào)檢測(cè)測(cè)量模型
式中:Nij--第i檢定點(diǎn)第j次檢定被檢流量計(jì)所輸出的脈沖數(shù);
k---流量計(jì)k系數(shù)，單位體積的流體流過流量計(jì)時(shí)流量計(jì)發(fā)出的脈沖數(shù)，應(yīng)由流量計(jì)說(shuō)明書或銘牌中獲得;若制造廠有其他規(guī)定,應(yīng)按流量計(jì)說(shuō)明書規(guī)定計(jì)算。
式中:Iij一第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)流量計(jì)輸出信號(hào)的瞬時(shí)值,可為--次試驗(yàn)過程中多次測(cè)得的.平均值;
Imax一流量計(jì)輸出信號(hào)范圍的.上限值，該值應(yīng)從流量計(jì)說(shuō)明書或銘牌中獲得;
Imin一流量計(jì)輸出信號(hào)范圍的下限值，該值應(yīng).從流量計(jì)說(shuō)明書或銘牌中獲得;
q′max一流量計(jì)在m輸出時(shí)對(duì)應(yīng)的流量,m3/h。
2.電流、脈沖的檢測(cè)值試驗(yàn)結(jié)果(見表1、表2)
3電流、脈沖的檢測(cè)值試驗(yàn)結(jié)果分析
由表3得出,在140m3/h、70m3/h、14m3/h三個(gè)流量點(diǎn)下脈沖(頻率)輸出和(4~20)mA電流輸出方式不同對(duì)流量計(jì)的所體現(xiàn)的誤差也不一樣。可以看到此次試驗(yàn)電流信號(hào)輸出要比脈沖輸出誤差要偏大0.3%以上。
從表4得出，此次試驗(yàn)(4~20)mA電流輸出重復(fù)性大于脈沖(頻率)輸出重復(fù)性，重復(fù)性普遍偏大0.10%以上。
在選擇使用(4~20)mA電流輸出時(shí)，根據(jù)(4~20)mA電流輸出計(jì)算模型
可以得出Iij值是非常重要的，即為第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)流量計(jì)輸出信號(hào)的瞬時(shí)值,即(4~20)mA電流輸出采集的是瞬時(shí)流量對(duì)應(yīng)的電流值。瞬時(shí)流量受采集的時(shí)間長(zhǎng)短、頻次、流量是否穩(wěn)定都會(huì)導(dǎo)致誤差和重復(fù)性的偏大。由表1可知其重復(fù)性偏大。
在選擇使用在脈沖(頻率)輸出時(shí)，根據(jù)脈沖(頻率)輸出計(jì)算模型
可以得出Nij非常重要,即第i檢定點(diǎn)第j次檢定被檢流量計(jì)所輸出的脈沖數(shù),即脈沖(頻率)輸出的脈沖數(shù)時(shí)是檢定時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)總量。由表2可知其重復(fù)性偏小。而脈沖.(頻率)輸出相對(duì)比較穩(wěn)定。
除此之外，在實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)二者的測(cè)量區(qū)間的鑒別閾也不相同。
當(dāng)滿量程為140m3/h時(shí)測(cè)得的電流值為20mA,帶入(4~20)mA電流輸出計(jì)算模型:
由此可以知道在檢測(cè)滿量程時(shí)，已經(jīng)達(dá)到測(cè)量區(qū)間.上限，無(wú)法作為被測(cè)量值檢測(cè)。而在JJG164-2000液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中對(duì)流量穩(wěn)定也有測(cè)量,用累積法檢定基本在0.2%左右,因此只能下調(diào)流量到137m3/h作為被測(cè)量值檢測(cè)
根據(jù)脈沖(頻率)輸出計(jì)算模型:
由此計(jì)算模型可知,流量不受上限限制,測(cè)量區(qū)間的鑒別閾造成的影響可以忽略不計(jì)。
由以上可知，當(dāng)信號(hào)采集方法不同、測(cè)量區(qū)間的鑒別閾不同等原因?qū)е率褂没驒z測(cè)時(shí)電流與脈沖兩種信號(hào)輸出方式出現(xiàn)不同的差異性。
4使用或檢測(cè)電磁流量計(jì)時(shí)，輸出信號(hào)選用的思考及建議
從以上試驗(yàn)可以得出電磁流量計(jì)的(4~20)mA電流輸出的重復(fù)性要大于脈沖(頻率)輸出，其原因受信號(hào)采集的時(shí)間長(zhǎng)短(阻尼時(shí)間)、頻次、流量是否穩(wěn)定等因素影響;此外(4~20)mA電流輸出受測(cè)量區(qū)間.上限的限制，而脈沖(頻率)輸出在使用或測(cè)量時(shí)不受此影響。如何讓企業(yè)使用電磁流量計(jì)達(dá)到最優(yōu)效果并保持量值傳遞的準(zhǔn)確?企業(yè)在選擇使用電磁流量計(jì)信號(hào)時(shí)應(yīng)盡量選擇脈沖(頻率).輸出方式，如果工藝和現(xiàn)場(chǎng)情況不允許,則在送檢時(shí)應(yīng)主動(dòng)告知檢測(cè)方使用何種信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。
5結(jié)束語(yǔ)
電磁流量計(jì)制造技術(shù)日益成熟，其優(yōu)異的測(cè)量能力，穩(wěn)定的計(jì)量性能等諸多優(yōu)勢(shì),使電磁流量計(jì)在越來(lái)越多的場(chǎng)合發(fā)揮極其重要的作用。用戶使用時(shí)也應(yīng)盡量使電磁流量計(jì)發(fā)揮其最大的效能。企業(yè)在使用電磁流量計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇脈沖輸出方式，檢測(cè)機(jī)構(gòu)也要以客戶實(shí)際情況為主，根據(jù)其輸出信號(hào)方式的不同,而采取不同的信號(hào)檢測(cè)方式,盡量使檢測(cè)狀態(tài)貼近使用狀態(tài),使測(cè)試結(jié)果有更高的代表意義。對(duì)相關(guān)使用企業(yè)節(jié)約大量的檢測(cè)成本，對(duì)相關(guān)使用企業(yè)質(zhì)量管理的可靠性有了大幅提升，對(duì)檢測(cè)人員的檢測(cè)時(shí)不同輸出信號(hào)的選取提供參考。
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