JJF 1358-2012
基本信息
标准号:
JJF 1358-2012
中文名称:非实流法校准DN1000~DN15000液体超声流量计校准规范
标准类别:国家计量标准(JJ)
标准状态:现行
出版语种:简体中文
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校准
液体
超声
流量计
规范
标准分类号
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出版信息
相关单位信息
标准简介
JJF 1358-2012 非实流法校准DN1000~DN15000液体超声流量计校准规范
JJF1358-2012
标准压缩包解压密码:www.bzxz.net
标准内容
中华人民共和国国家计量技术规范JJF1358—2012
非实流法校准DN1000~DN15000
液体超声流量计校准规范
Calibration Specification for DN1 000~DNi5 00o Liquid UltrasonicFlowmeters Calibration by Non Practical Flow Method2012-09-03发布
2012-12-03实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJF1358-2012
非实流法校准DN1000~DN15000
液体超声流量计校准规范
Calibration Specification for DN1 000~DN15 000Liguid Ultrasonic Flowmeters CalibrationbyNon Practical Flow Method
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
JJF1358—2012
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本规范主要起草人:
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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)2
引用文件·
术语和定义
概述·
工作原理
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声道排布形式及相关几何参数含义4.3
4.4用途·
5计量特性:
流量测量性能
6校推条件
6.1环境条件.
校准介质条件
6.3测量设备·
7校准项目和校准方法
校准项目…
7.2几何参数校准
7.3计时系统分辨力检查
计时系统延时校准
流量计零流量实验
流速计算功能检查
积分方法检查·
现场流动条件影响评估
运行状态检查
校准结果的表达
复校时间间隔
附录A
附录B
附录C
附录D
附录E
附录F
使用三坐标机校准流量计几何参数使用全站仪校准流量计几何参数积分模型算法检查方法
现场流动条件对流量计计量性能影响参考值不确定度评定
校准证书内页信息
(2)
(3)
(3)
(6))
(9)
(9)
1范围
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非实流法校准DN1000~DN15000
液体超声流量计校准规范
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:(1~15)m。2引用文件
本规范引用了下列文件:
JJG1030—2007超声流量计
JJF1004—2004流量计量名词术语及定义JJF1059-1999测量不确定度评定与表示GB/T23900--2009无损检测材料超声速度测量方法IEC41-1991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(Fieldacceptance tests to determine the hydraulic performation of hydraulic turbines, storagepumps and pump-turbines)
ASMEPTC18-2002(RevisionofPTC18-1992)水轮机和水泵水轮机性能测试规范(HYDRAULICTURBINESANDPUMP-TURBINES,PerformanceTestCodes)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acousticpath
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transmissionangle
声道与管道轴线之间的夹角。
3.3多声道超声流量计multiplepathsultrasonicflowmeters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wettedultrasonicflowmeters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1
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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。表体
换能器
二次表
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和逆流传播时间的差值,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可用下式表示:um
式中:
2cosglta
t—超声波在流体中逆流(由B到A)传播的时间,s:一超声波在流体中顺流(由A到B)传播的时间,s;td
L——声道长度,m;
um—流体的轴向线平均流速,m/s;9——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IEC41中采用的Gauss-Jacobi面积分法为例,其4声道流量计圆形截面管道流量9的计算公式:
式中:
D——管道直径,m
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u第声道测得的流体轴向线平均流速,m/s;W一第声道的加权系数,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(2)
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Gauss-Jacobi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。测量平面B
(b)正视图
PAT,A4
广副量平面A
(a)情视图
声路2
声路3
声路4
(e)裁面图
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)声道长度工:每对换能器发射/接收面之间的实际距离:c)声道角中:
d)声道高度d,~d:声道到管道轴线的距离,如图3(e)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
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。换能器
6校准条件
6.1环境条件
温度—般为:(5~35)℃;
相对湿度一般为:15%~95%
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大气压力一般为:(86~106)kPa6.2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1ns。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0.05℃。
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0.05℃。
校准项目和校准方法
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
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:“十”表示进行校准,“一”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24bZxz.net
期间核查
流量计
换能器
相关参数
注:示意图参见图3。
7.2.2几何参数校准方法
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表2测量几何参数表
几何参数名称
圆柱度
声道长度
声道角
声道高度
换能器端面与管道壁面相对位置符号
流量计儿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。测量平面
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):ND a-D mn)
式中:
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Di.mx第i截面的测得的管道直径的最大值,m;Djmn第j截面的测得的管道直径的最小值,mm—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人(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以及标准时间测量设备测量结果t,取|t.一t,|作为该次计时系统分辨力检查结桌tRi。7.3.1.2按7.3.1.1重复实验不少于6次,取t=(t)mx注:若tR小于标准时间测量设备的准确度(t.),则取te=ta7.3.2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人流量计主机。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对换能器放人实验槽内,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(L),记录流量计测得的超声波传播时间(t),并同时记录实验槽内液体温度(T)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(L),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(T)。如图5所示。6
换能器A
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流量计主机
换能器
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(Ata)可由式(4)计算得到:Lita-Lzti
1通常应L/L≥2;
2「T-一T|应小于0.05C,否则应考虑声速变化对测量结果的影响。7.4.6按7.4.3~7.4.5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7.4.3~7.4.6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2min,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5min,且每条声道记录次数应不少于50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5min,且每条声道记录次数应不少于50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℃,各道间介质的最大温差应不超过0.1C。7
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7.5.3.3按7.5.3.1~7.5.3.2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间时进行;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GB/T23900—2009《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%。
7.5.3.67.5.3.4和7.5.3.5结果将计人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0.01%7.7积分方法检查
7.7.1具有模拟流量计算接口(流速输人)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.ueal。将流量计各声道的声道高度(位置)参数输人理论流场,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uidlhn(i为声道数,i=l,2,,n)。被校流量计的积分算法被作为一个黑盒,将uidea作为各声道的流速测量值输人流量计,流量计积分计算后,给出流量值qv.meter,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人的积分误差。
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
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