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电磁流量计不同信号输出差异浅析

来源:编辑:发表时间:2020-09-07 16:57:57

 摘 要: 电磁流量计测得的流量值可通过不同形式模拟信号输出,按照 JJG 1033 - 2007《电磁流量计》检定规程、JB /T 9248 - 2015《电磁流量计》机械行业标准对输出信号的相关要求,选取某同一电磁流量计的不同输出信号分别进行检测,并对检测结果进行研究分析,以期对电磁流量计用户实际使用及检测人员的检测时不同输出信号的选取提供参考。

 
0 引言
目前多数电磁流量计都设计有输出的电信号。常用的电信号输出又分为脉冲( 频率) 输出和( 4 ~ 20) mA 电流输出。这两种电信号输出已作为仪表行业的基本规定和要求。方便行业的自动化生产,特别是在新建或是替换配件的过程中,以便接入控制系统,从而实现生产利益**大化。
 
电磁流量计的传感器在测量导电液体流动时产生感应电动势信号,转换器将感应电动势信号转换成与流量计流量值成正比的模拟信号,并输出到采集端。按照 JB /T 9248 - 2015《电磁流量计》机械行业标准对电磁流量计对模拟输出信号的要求,流量计可采用直流电流输出信号、频率输出信号、脉冲输出信号。这些信号应该均能准确反映电磁流量计的实际测量值。但笔者通过长期检测工作发现,对于具有多种信号输出的流量计,不同的输出信号,得出的检测结果却不尽相同,这对电磁流量计计量性能的判别带来争议风险。[2]
 
本文按照 JJG 1033 - 2007《电磁流量计》检定规程中对输出信号选取的相关要求,选取某电磁流量计进行不同输出信号下的示值误差试验,并对测量结果进行研究、分析,以期对电磁流量计使用及检测时输出信号的优选给出一点参考。 
 
1 电流、脉冲测量方法差异性试验方法
1. 1 试验方法
本次试验采用静态容量法水流量标准装置,本次选用的仪表口径为 DN100,编号为 10019251 的电磁流量计。选取的该流量计很有代表性,该流量计为某客户固定每年送检的流量计,通过对历年检测记录的对比发现计量性能较为稳定。本次实验对该流量计电流信号及脉冲信号进行对比分析。在符合规定的环境条件下,按 JJG 1033 - 2007《电磁流量计检定规程》,将电磁流量计安装在水流量标准装置上,使其与标准装置的管道同心保持一致,检测前保证电磁流量计接地良好,和接线端子连接无误。以水为介质,通水测试,确认被检流量计和管线均无泄露后,调整被检流量计零点,检査流量计的密封性。把流量调到**大的流量值,等待流量、温度和压力稳定后,在相同时间内同时读取被检这一台流量计和标准容器信号并记录,分别测量 140m3 /h、70m3 /h、 14m3 /h 三个流量点,每个点各校准 3 次,取检测结果平均值。
 
1. 2 脉冲信号检测测量模型
20200907165836.jpg
式中: Nij———第 i 检定点第 j 次检定被检流量计所输出的脉冲数; k———流量计 k 系数,单位体积的流体流过流量计时流量计发出的脉冲数,应由流量计说明书或铭牌中获得; 若制造厂有其他规定,应按流量计说明书规定计算。 
 
1. 3 电流信号检测测量模型
20200907165841.jpg
式中: Iij———第 i 检定点第 j 次检定时流量计输出信号的瞬时值,可为一次试验过程中多次测得的平均值; Imax———流量计输出信号范围的上限值,该值应从流量计说明书或铭牌中获得; Imin———流量计输出信号范围的下限值,该值应从流量计说明书或铭牌中获得; qmax———流量计在 Imax输出时对应的流量,m3 /h。
 
2 电流、脉冲的检测值试验结果( 见表 1、表 2)
 

一只规格为 DN100 的电磁流量计电流信号输出方式的检测数据同一只规格为 DN100 的电磁流量计脉冲信号输出方式的检测数据

 
 
3、电流、脉冲的检测值试验结果分析
由表 3 得出,在 140m3 /h、70m3 /h、14m3 /h 三个流量点下脉冲( 频率) 输出和( 4 ~ 20) mA 电流输出方式不同对流量计的所体现的误差也不一样。可以看到此次试验电流信号输出要比脉冲输出误差要偏大 0. 3% 以上。
脉冲( 频率) 输出和( 4 ~ 20) mA 电流输出示值误差差值
 
从表 4 得出,此次试验( 4 ~ 20) mA 电流输出重复性大于脉冲( 频率) 输出重复性,重复性普遍偏大0. 10% 以上。
脉冲( 频率) 输出和( 4 ~ 20) mA 电流输出重复性差值
在选择使用( 4 ~ 20) mA 电流输出时,根据( 4 ~ 20) mA 电流输出计算模型20200907170044.jpg,可以得出Iij值是非常重要的,即为第 i 检定点第 j 次检定时流量计输出信号的瞬时值,即( 4 ~ 20) mA 电流输出采集的是瞬时流量对应的电流值。瞬时流量受采集的时间长短、频次、流量是否稳定都会导致误差和重复性的偏大。由表 1 可知其重复性偏大。
 
在选择使用在脉冲( 频率) 输出时,根据脉冲( 频率) 输出计算模型,可以得出Nij 非常重要,即第 i 检定点第 j 次检定被检流量计所输出的脉冲数,即脉冲( 频率) 输出的脉冲数时是检定时间内的脉冲数总量。由表 2 可知其重复性偏小。而脉冲( 频率) 输出相对比较稳定。除此之外,在实验过程中,发现二者的测量区间的鉴别阈也不相同。
 
当满量程为140m3 /h 时测得的电流值为 20mA,带 入( 4 ~20) mA 电流输出计算模型:20200907170105.jpg
 
由此可以知道在检测满量程时,已经达到测量区间上限,无法作为被测量值检测。而在 JJG 164 - 2000 液体流量标准装置中对流量稳定也有测量,用累积法检定基本在 0. 2% 左右,因此只能下调流量到 137m3 /h 作为被测量值检测。
 
根据脉冲( 频率) 输出计算模型:
 
由此计算模型可知,流量不受上限限制,测量区间的鉴别阈造成的影响可以忽略不计。
 
由以上可知,当信号采集方法不同、测量区间的鉴别阈不同等原因导致使用或检测时电流与脉冲两种信号输出方式出现不同的差异性。 
 
4 使用或检测电磁流量计时,输出信号选用的思考及建议
 
从以上试验可以得出电磁流量计的( 4 ~20) mA 电流输出的重复性要大于脉冲( 频率) 输出,其原因受信号采集的时间长短( 阻尼时间) 、频次、流量是否稳定等因素影响; 此外( 4 ~ 20) mA 电流输出受测量区间上限的限制,[4]而脉冲( 频率) 输出在使用或测量时不受此影响。如何让企业使用电磁流量计达到**优效果并保持量值传递的准确? 笔者认为企业在选择使用电磁流量计信号时应尽量选择脉冲( 频率)输出方式,如果工艺和现场情况不允许,则在送检时应主动告知检测方使用何种信号进行检测。 
 
5 结束语
      电磁流量计制造技术日益成熟,其优异的测量能力,稳定的计量性能等诸多优势,使电磁流量计在越来越多的场合发挥极其重要的作用。用户使用时也应尽量使电磁流量计发挥其**大的效能。企业在使用电磁流量计时应优先选择脉冲输出方式,检测机构也要以客户实际情况为主,根据其输出信号方式的不同,而采取不同的信号检测方式,尽量使检测状态贴近使用状态,使测试结果有更高的代表意义。对相关使用企业节约大量的检测成本,对相关使用企业质量管理的可靠性有了大幅提升,对检测人员的检测时不同输出信号的选取提供参考。

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