*量測量界關(guān)注現(xiàn)場測量準(zhǔn)確度
2006年頒布的GB17167《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》,是GB/T17167-1977《企業(yè)能源計(jì)量器具配備和管理導(dǎo)則》的修訂版,從推薦性標(biāo)準(zhǔn)改為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中強(qiáng)制性條款規(guī)定用能單位必須配備計(jì)量器具及其準(zhǔn)確度等級要求等。GB/17167提出的準(zhǔn)確度應(yīng)該理解為現(xiàn)場整個(gè)流量測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確度,而現(xiàn)在常被誤解僅是流量儀表的準(zhǔn)確度。流量儀表準(zhǔn)確度通常是在制造廠或*實(shí)驗(yàn)室的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置作量值傳遞或校準(zhǔn)所得,現(xiàn)場測量系統(tǒng)的環(huán)境條件、流體特性、迎流流場等與實(shí)驗(yàn)室參比條件的差異引入了測量不確定性,給現(xiàn)場使用儀表帶來附加誤差,應(yīng)評估這一條件下的測量是否符合規(guī)定的要求。例如點(diǎn)流速插入式儀表的渦輪測量頭等的基本誤差為1%—1.5%,因引入測量系統(tǒng)其他環(huán)節(jié)形成的誤差,如流通面積的測量誤差、插入深度偏差、速度分布系數(shù)和阻塞系數(shù)等不確定度誤差,整個(gè)測量系統(tǒng)的誤差常在2.5%—5%之間,若條件差、工作粗糙,可能超過5%許多。
石油天然氣的儲運(yùn)分配交接計(jì)量為獲得現(xiàn)場高的測量準(zhǔn)確度,配備了移動式的車裝標(biāo)準(zhǔn)容器(或衡器)、車裝標(biāo)準(zhǔn)體積管或車裝標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)駛往現(xiàn)場,采取在運(yùn)行條件下校準(zhǔn)(參見《世界儀表與自動化》2006年3月《流量計(jì)的現(xiàn)場校準(zhǔn)和驗(yàn)證》),并解決現(xiàn)場測量準(zhǔn)確度問題。但是相當(dāng)一部分人士還只關(guān)心流量儀表準(zhǔn)確度而忽視現(xiàn)場測量準(zhǔn)確度。
二業(yè)內(nèi)人士關(guān)注流量測量軟實(shí)力和開展偏離、參比(工作)條件偏差的研究
重慶工業(yè)自動化儀表研究所孫懷清教授在《淺議流量儀表的軟實(shí)力》(《世界儀表與自動化》2006年第5期)一文中談到“通常把流量儀表實(shí)驗(yàn)研究和實(shí)踐資料的累積視為流量儀表的軟實(shí)力,一種通用型流量儀表具備雄厚的軟實(shí)力是其現(xiàn)場應(yīng)用的*條件”,傳統(tǒng)儀表一般說已積累了豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),而對于新型流量計(jì)使用者就比較陌生,如何正確選用成為難題,為避免供應(yīng)商的誤導(dǎo),識別其真實(shí)性,他認(rèn)為向供應(yīng)商“咨詢其軟實(shí)力的高低不失為一種區(qū)別的標(biāo)志”。
流量儀表在實(shí)驗(yàn)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度與現(xiàn)場測量的準(zhǔn)確度間形成差別的諸因素中,迎流流速分布和流動旋轉(zhuǎn)度的影響(即現(xiàn)場使用時(shí)前置擾流件的影響)是比較顯著的,因此國內(nèi)有些學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和企業(yè)開展這方面的研究,在我國國家標(biāo)準(zhǔn)中也有一些列入了要求試驗(yàn)這種影響量的條款。
例如GB/T18659-2002《電磁流量計(jì)的性能評定方法》規(guī)定了上游彎頭、不同開度閘閥等擾流件影響的試驗(yàn)要求條款。實(shí)際上電磁流量計(jì)不同磁場分布等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對流速分布影響的敏感度是有很大差別的,設(shè)計(jì)新型號的樣機(jī)必須要做這一項(xiàng)“型式評定”試驗(yàn)。但是*發(fā)布的國家計(jì)量檢定規(guī)程JJG1033-2007《電磁流量計(jì)檢定規(guī)程》中卻缺失這方面內(nèi)容的條款。
同樣,渦輪流量計(jì)渦輪葉片形狀(直形或螺旋形)和葉片傾角不同設(shè)計(jì)對流速分布畸變度和流動旋轉(zhuǎn)度影響的敏感性也有差別,氣體渦輪流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)ISO9951-1999也在這方面的試驗(yàn)作出了規(guī)定,多聲道超聲流量計(jì)的聲道數(shù)和布置方式(Z形、V形、X形、W形)也影響對流動擾動的敏感性。儀表制造商在開發(fā)新型號儀表時(shí)必須加強(qiáng)這方面試驗(yàn)以指導(dǎo)使用,而在行業(yè)、國家標(biāo)準(zhǔn)和檢定規(guī)程中亦應(yīng)作出相應(yīng)的規(guī)定,而一般也都缺失。
三近年流量儀表快速發(fā)展
在全社會重視物料和能源節(jié)約,加強(qiáng)儲運(yùn)交接計(jì)量,降低流程工業(yè)和公用事業(yè)物耗漏損,細(xì)化流量控制管理以及環(huán)境保護(hù)、污水廢氣排放管理等市場需求下,在過程測量溫度、壓力、流量、物位四大參數(shù)的儀表中相比較,近年以流量儀表增長較快。在品種方面,近年在展會上見到兩種非侵?jǐn)_(不接觸)式新測量原理流量儀表,即聲納流量計(jì)和微波氣固雙相流量計(jì)。前者是以一組陣列聲壓傳感器,檢測管內(nèi)湍流連貫性漩渦擾動,追隨行進(jìn)渦流的流速;后者是一種利用微波檢測技術(shù)的相關(guān)流量計(jì)。當(dāng)前它們尚處于應(yīng)用推廣階段。
已占有市場相當(dāng)份額的新型流量儀表在提高性能,增加功能,擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域方面又有新進(jìn)展,如:科里奧利式和電磁式推出具有在線自診斷功能的新型號儀表,延長校準(zhǔn)周期,降低檢驗(yàn)維護(hù)費(fèi)用;儀表的多參數(shù)測量也有發(fā)展,如科里奧利質(zhì)量流量計(jì)除可測質(zhì)量流量、體積流量、密度、雙組分液組成百分比外,又增加了測量流體黏度的功能。
傳統(tǒng)流量儀表中差壓式儀表雖然長期以來份額持續(xù)下降,但估計(jì)使用臺數(shù)仍占有50%左右用量。流量儀表業(yè)界為改善本類儀表固有缺點(diǎn),開發(fā)了眾多新儀表投放市場,例如將節(jié)流件、差壓變送器和引壓管組成一體,免除現(xiàn)場布設(shè)引壓管,更有由兩臺差壓變送器和節(jié)流件組成雙量程一體化差壓流量計(jì),流量范圍度可拓寬到25:1。
傳統(tǒng)節(jié)流件是向中心束流產(chǎn)生差壓,前幾年國內(nèi)眾多企業(yè)紛紛開發(fā)向管壁束流的內(nèi)錐式流量計(jì),但總體來說缺少研究實(shí)驗(yàn)工作,可謂軟實(shí)力薄弱。天津大學(xué)多年來開展內(nèi)錐流量計(jì)、內(nèi)椎體錐角等幾何要素優(yōu)化設(shè)計(jì)及迎流流速分布等各種影響量的研究,論證國外原創(chuàng)企業(yè)發(fā)表的數(shù)據(jù),增強(qiáng)內(nèi)錐流量計(jì)的軟實(shí)力。在實(shí)踐中,人們感到內(nèi)錐流量計(jì)尚有許多可改進(jìn)之處,開發(fā)了一些不同形體的內(nèi)椎體,如稱作雙錐形流量計(jì)、梭式流量計(jì)以及流線形體的槽道流量計(jì),使之?dāng)_動小,流動更穩(wěn)定,壓損更小。
除內(nèi)錐流量計(jì)外,還上市了一些其他節(jié)流裝置和差壓發(fā)生器,如稱作調(diào)整孔板(conditioning orifice)的4孔孔板,有像流動調(diào)整(器)板那樣,稱作“多孔平衡節(jié)流裝置”的孔板,這類孔板據(jù)稱可縮短前置直管長度和擴(kuò)大范圍度。前置直管段長度可短至2D,但未見到供應(yīng)方彎管等擾流件實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的報(bào)告和第三方的實(shí)驗(yàn)認(rèn)證。動壓式皮托管是18世紀(jì)以來用來測量某一點(diǎn)的流速,上世紀(jì)60年代發(fā)展了徑向多點(diǎn)測量的均速管流量計(jì),近年市場上見到非徑向多點(diǎn)測量稱作測管流量計(jì)的儀表,以及MPA(Multi-Point Averaging)流量計(jì)。MPA按管徑大小在同心圓上置12-18個(gè)測速點(diǎn),以改善流速分布影響。
差壓式儀表因上述一些發(fā)展以及差壓變送器等方面的其他改進(jìn),近年銷售份額呈回升之勢。
在本期本欄目匯集的幾篇文章,反映了成熟新型流量計(jì)和差壓流量儀表上述相關(guān)動態(tài)。