电磁流量计在线校准方法的探讨
电磁流量计在线校准方法的探讨
1 前言..
电磁流量计作为一种计量器具，按照《计量法》的规定必须在一定的周期内进行检定或校准。电磁流量计的常规校准为湿式校准，有两种方法，一是实验室式校准，二是现场湿式校准。在水务行业，电磁流量计主要安装于大口径管道上。由于水务行业的特点，不容许随意断水将传感器从管道上拆卸下来送实验室进行湿式校准，现场湿式校准也很不现实。在实践中使用单位只能根据不同使用条件进行在线的检查，对电磁流量计的准确度是否保持原出厂时的等级范围作出评估。
目前，国家和地方还没有有关电磁流量计在线校准(即干式校准)的标准或规范，国际上也是一样。本文作者经过理论分析和大量试验，对电磁流量计在线校准方法进行了探讨，下面作具体介绍。
2 电磁流量计在线校准的理论依据..
电磁流量计是利用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表。整套仪表由传感器和转换器两部分组成，其测量原理如图1所示，导电性液体在垂直于磁场的非磁性测量管内流动，在流动方向垂直的方向上
产生与流量成比例的感应电动势，其值如下式：E=kBLeV (1) 式中：——感应电动势，即流量信号；E ——系数；k ——磁感应强度；B ——测量电极之间的距离；Le ——平均流速。V 测量管内，穿过横断面的液体的体积流量是：q D V= πv 21 4 (2) 式中：——测量管内径。D 把式(1)、(2)合并得：
πD2 K
qv = ( E )= (3)
4 kLeB BE 式中：K——校准系数， K= πD2 。K通常由厂方实验室湿
4 kLe
式校准来得到。
ＮＢＶ.. SＥ
D
图1 电磁流量计测量原理..
从式(3)可知，与v 成线性关系，所以只须测定B，便
qE 可获得与E的线性关系，即电磁流量计是可以实现在线
qv校准的。具体校准时，通过测量电磁流量计的基本特性参数，从而获得仪表的测量准确度。
3 电磁流量计在线校准方法介绍
电磁流量计按励磁方式分类，有直流励磁、交流励磁、低频矩形波励磁、双频励磁四种方式，由于低频矩形波励磁方式为主要励磁方式，所以本文主要研究低频矩形波励磁方式电磁流量计的在线标准。电磁流量计在线校准项目如表1所示。..
表1 电磁流量计在线校准项目
类 型传感器转换器励磁线圈绝缘电阻励磁线圈铜电阻电极接液电阻供电回路绝缘电阻励磁电流输出频率在线校准项目
3.1 传感器校准..
3.1.1 励磁线圈绝缘电阻
励磁线圈对地绝缘电阻下降，励磁信号将通过绝缘电阻与传感器内阻分压，在电极上产生电压降，从而对仪表产生干扰信号。文献5规定，绝缘电阻应不小于20MΩ。可用兆欧表来测量励磁线圈对仪表地线之间的绝缘电阻。..
3.1.2 励磁线圈铜电阻
测量励磁线圈铜电阻和励磁电流可以反映磁场强度的变化情况。用数字多用表测量励磁线圈两个端子之间的电阻，作温度系数修正后与出厂时的原始值比较，确认线圈是否良好导通和有无匝间短路现象。按下式计算铜电阻的相对示值误差：
R-R0
δ=R ×99% (4)
R0
式中：δR ——铜电阻的相对示值误差；R ——现场测量经温度系数修正后的铜电阻值；R0 ——出厂时的铜电阻原始值。
当励磁线圈开路时，δR =∞.. ；当励磁线圈短路时，δR =-100％，这两种情况仪表呈故障状态。当励磁线圈有匝间短路时，δR 为负值，将对仪表产生相应的附加误差。事实上励磁线圈出现匝间短路的现象是极少的。..
3.1.3电极接液电阻
电极和衬里有附着时，会对电磁流量计产生附加误差。理论上分析，由于附着引起的附加误差ΔE可由下式计算：
Δ＝E 2 -1 (5)
σw σw 2t
1＋σf ＋(1-σf )(1-D ) 式中：σ、σ.. ——分别为附着层、液体的电导率；
wf
t ——附着层厚度；D ——测量管内径。
但智能电磁流量计安装于管道上后，要测量出σw 与t 的值几乎是不可能的。实践中我们运用了电极接液电阻这个参数。电极接液电阻指电极与液体的接触电阻，它反映了电极和衬里附着的大体状况。可用指针式万用表在管道充满液体时分别测量每个电子与仪表地线之间的电阻。每次测量需用同一型号规格的万用表，并用同一量程。测量时万用表同一根表棒接电子，另一根表棒始终接仪表地线，待指针偏转时读取数据。按下式计算电阻差值：..
ΔR=｜(R -R -) ｜ (6)
D aRa0)+( b Rb0
式中：ΔRD ——两个电极接液电阻变化量之和；Ra、Rb ——两个电极接液电阻的测量值；Ra0、Rb0——两个电极接液电阻的原始值。..
Technical Exchange
试验结果显示，ΔRD 将对仪表产生相应的附加误差。..
3.2转换器校准..
3.2.1供电回路绝缘电阻
指转换器电源端子与外壳之间的绝缘电阻，测量方法与指标同“3.1.1励磁线圈绝缘电阻”所述。..
3.2.2励磁电流
测量励磁电流时，须将数字多用表串接在励磁回路中，分别测量正向励磁电流值和负向励磁电流值。如果直接测量，则会产生明显的偏差。按下面公式计算励磁电流
幅值和相对示值误差： I I I+ -=-(7) 1=δ.. ×99%I I I 0 0 -(8) 式中：——励磁电流幅值；I ——正向励磁电流的测量值；I＋ ——负向励磁电流的测量值；I－——励磁电流幅值的相对示值误差；1δ.. ——励磁电流幅值的标准值。I0
试验结果显示，对于恒定电流有补偿功能的仪表，在补偿幅度范围内，δI 不会产生附加误差，超出补偿幅度范围，仪表呈故障状态；对于恒定电流无补偿功能的仪表，δI 将对仪表产生相应的附加误差。..
3.2.3输出频率
转换器的作用是将传感器送来的流量信号进行比较、放大，并转换成标准的输出信号，此标准输出信号与液体的体积流量成正比。输出信号有输出频率、输出电流等，输出频率具有代表性。
校准方法：将转换器和匹配的模拟信号发生器进行线路连接，由模拟信号发生器代替传感器提供流量信号，用数字频率计测量转换器的输出频率。测试点应不少于3点，按下式计算各测试点输出频率的相对示值误差：
δf = ffi0 ×99% (9)
ii -
f 0
式中：f i ——第个测试(i) 点输出频率的相对示值误差；
δ.. i
fi ——第个测试点输出频率的测量值；
i
i0 ——第个测试点输出频率的标准值。fi
试验结果显示，δf 将对仪表产生相应的附加误差。
i
4 结束语..
在线校准是智能电磁流量计校准的发展方向，已越来越得到人们的重视。从应用情况来看，在线校准具有以下优点：(1)符合了仪表在使用中的计量管理要求；(2)校准时不断水，保证了生产和供应的连续性；(3)减少了工作量，省却了仪表送校拆装等大量费用。.. --扩展阅读：开封中仪流量仪表有限公司专业生产电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计、文丘里流量计、v锥流量计、v型锥流量计、喷嘴流量计、插入式电磁流量计、智能电磁流量计、分体式电磁流量计、一体式电磁流量计、标准孔板流量计、标准孔板、一体化孔板流量计、标准喷嘴流量计、长径喷嘴流量计、标准喷嘴、长径喷嘴、插入式涡街流量计、智能涡街流量计、锥型流量计、v锥型流量计、节流装置、节流孔板、限流孔板等流量产品，更多有关电磁流量计、孔板流量计、涡街流量计的信息请访问开封中仪网站：
