JJF(陜) 111-2024 超聲流量計在線校準規(guī)范

JJF（陜）111－2024超聲流量計在線校準規(guī)范OnlineCalibrationSpecificationforUltrasonicFlowmeter2024－05－09發(fā)布 2024－08－09實施陜西省市場監(jiān)督管理局發(fā)布JJF(陜)111－2024JJF(陜)111－2024JJF（陜）111－2024超聲流量計在線校準規(guī)范JJF（陜）111－2024OnlineCalibrationSpecificationforUltrasonicFlowmeter歸口單位：陜西省市場監(jiān)督管理局主要起草單位：陜西省計量科學研究院參加起草單位：中國飛機強度研究所本規(guī)范由陜西省市場監(jiān)督管理局負責解釋JJF(陜)111－2024JJF(陜)111－2024本規(guī)范主要起草人：董雷（陜西省計量科學研究院）康勇（陜西省計量科學研究院）金璽（陜西省計量科學研究院）參加起草人：韓 冰（陜省計科學究院）車 陽（陜省計科學究院）堯平（中飛機度研所）張亮（陜省計科學究院）JJF(陜)111－2024JJF(陜)111－2024PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANII目 錄引 言 （Ⅱ）1范圍 （1）引用文件 （1）術(shù)語和計量單位 （1）3.1術(shù)語 （1）3.2計量單位 （2）4 概述 （2）工作原理 （2）結(jié)構(gòu)和組成 （3）計量特性 （3）在線示值誤差 （3）5.2 重復性 （4）校準條件 （4）環(huán)境條件 （4）校準介質(zhì) （4）測量標準及其他設備 （4）校準項目和校準方法 （5）校準項目 （5）校準方法 （5）校準結(jié)果表達 （8）校準結(jié)果處理 （8）校準結(jié)果的不確定度 （8）復校時間間隔 （8）附錄A 標準管段位置選定指南 （9）附錄B 標準表安裝指南校準證書內(nèi)容及內(nèi)頁格式 （13）附錄C 超聲流量計在線校準記錄格式 （11）附錄D 校準證書內(nèi)容及內(nèi)頁格式 （13）附錄E 超聲流量計在線校準結(jié)果不確定度評定示例 （15）引 言JJF?1059.1《測量不確定度評定與表示》等基礎性系列規(guī)范文件進行制定。JJGJJG1030-2007《超聲流量計》、JJF1004《流量計量名詞術(shù)語及定義》的相關(guān)條款。本規(guī)范為首次發(fā)布。JJF(陜)111－2024JJF(陜)111－2024PAGEPAGE10超聲流量計在線校準規(guī)范范圍本校準規(guī)范適用于流速范圍為（0.3～10）m/s測量封閉滿管液體流量的超聲流量計（以下簡稱流量計）在線校準。引用文件本規(guī)范引用下列文件：JJG643 標準表法流量標準裝置JJG1030-2007超聲流量計JJF1004流量計量名詞術(shù)語及定義凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)范。術(shù)語和計量單位術(shù)語JJG643、JJG1030-2007、JJF1001、JJF1004界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本規(guī)范。標準流量計 masterflowmeter指基于時差法原理、用于在線校準流量計的便攜外夾式超聲流量計，其通過水流量標準裝置進行量值傳遞，具有良好的重復性及穩(wěn)定性。標準表法 standardmetermethod以標準表為標準器，使流體在相同時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標準表和流量計，比較兩者的輸出流量值，從而確定被校流量計計量性能的校準方法。標準管段 standardpipeline與被校流量計安裝管道串聯(lián)，適合標準流量計安裝，且材質(zhì)、內(nèi)徑、壁厚等參數(shù)已知的一段直管段。注：建議專門配置一段長度約1.5倍管道公稱通徑的碳鋼或不銹鋼管道。在線校準 onlinecalibration確定實際工作條件下被校超聲流量計所指示的量值與對應的由標準流量計所復現(xiàn)的量值之間關(guān)系的一組操作。修正系數(shù) correctionfactor使用水流量標準裝置對標準流量計進行校準時，水流量標準裝置示值與標準流量計示值之比，用符號F表示。標準流量計修正系數(shù)穩(wěn)定性 stabilityofcorrectionfactorofmasterflowmeter在線校準流量計前后，使用水流量標準裝置校準標準流量計得到兩次修正系數(shù)之差的絕對值。計量單位體積單位：立方米，符號m3；流量單位：立方米每小時，符號m3/h；kPa溫度單位：攝氏度，符號℃；時間單位：小時、分鐘或秒，符號h、min或s。概述工作原理超聲波在流動的液體中傳播時，可以載上液體流速的信息，通過換能器接收穿過液體的超聲波有關(guān)信息就可以檢測出液體的速度。時差法：利用超聲波在液體中的傳播特性測量流量，測量其順流傳播時間和逆流傳播時間的差值，從而計算出液體流動的線平均速度。圖1原理示意圖軸向平均流速（vm）1所示，順流和逆流傳播時間與各量之間的關(guān)系是：tdown

tAB

（cf

Lvm

cos

（1）tup

tBA

（cf

Lvm

cos

（2）式中tup—超聲流量計在液體中逆流傳播的時間，s；tdown—超聲流量計在液體中順流傳播的時間，s；L—聲道長度，m；cf—超聲流量計在液體中傳播的速度，m/s；vm—聲道角，°；可由公式（1）、（2）得出液體的流速表達式為：v2Lm cosφ

1tdown

1）tup

（3）同理可得聲波的傳播速度：

cLf 2

1tdown

1）tup

（4）v,i=1,2,道平均流速的估計值v，乘以管段橫截面積A，即可得到體積流量Qv，QvAv

（5）vf(v1,,vk)

（6）式中k—聲道數(shù)組成和用途流量計主要由一次裝置（傳感器）、和二次裝置（轉(zhuǎn)能器）、信號處理單元和（或）流量計算機組成。流量計算機主要目的使用是一種顯示、記錄方式作為計量、控制等，其余顯示、記錄應作為監(jiān)視等非主要用途使用。流量計主要用于測量封閉滿管液體的瞬時流量和累積流量。計量特性在線示值誤差不同準確度等級的超聲流量計最大允許誤差見表1：表1不同準確度等級的超聲流量計最大允許誤差準確度等級1.0級1.5級2.0級最大允許誤差±1.0%±1.5%±2.0%注：以上指標不用于合格判別，僅供參考。重復性流量計重復性不得超過相應最大允許誤差絕對值的1/5。校準條件環(huán)境條件6.1.1 溫度：（-20～50）℃，相對濕度：（15～85）%。（187～242）V適的交流或直流電源（24V直流電源）。在線校準場地應滿足安全操作要求。應無明顯外界磁場干擾、機械振動和噪聲。校準介質(zhì)現(xiàn)場校準介質(zhì)應是充滿封閉管道的單相液體，其流動應無漩渦。測量標準及其它設備2。表2測量標準及其它設備序號設備名稱技術(shù)要求用途1水流量標準裝置管徑與被校流量計的口徑應一一對應；水流量標準裝置的擴展不確定度應不大于流量計1/5校準標準流量計2標準流量計適用口徑范圍：DN（15～3500）mm；重復性應不大于0.10%；標準流量計測量結(jié)果的擴展不確定度應不大于被1/3；在線校準流量計前后應在水流量標準裝置上分別進行校準，校準管徑與流量計口徑一一對應校準被校準流量計3測厚儀測量范圍：（0～50）mm；MPE：±0.1mm，（0～10）mm；MPE：±(0.1+H/100)mm，（10～50）mm測管道壁厚4鋼卷尺（0～30）m；不低于Ι級測管道外周長5秒表測量范圍：大于999s；分辨力不低于0.1s計時6同步拍照系統(tǒng)測量范圍：大于2000s；同步性不低于0.1s采集數(shù)據(jù)校準項目和校準方法校準項目流量計的校準項目包括:在線示值誤差、重復性。校準方法校準前的準備在線校準流量計前，應使用水流量標準裝置校準標準流量計。將標準流量計安裝于水流量標準裝置上，優(yōu)先選擇與被校流量計相同的管徑，管徑與被校流量計的口徑之比應一一對應。根據(jù)現(xiàn)場校準實際工況需要選擇校準流速點，按JJG1030-2007中7.2.3規(guī)定的方法進行校準，每個校準點至少重復測量6次。標準流量計第i個校準點第j次的示值誤差按式（7）計算；mwE

ij ij

（7）mij

QwijijEmij次校準時標準流量計的示值誤差，%；ijijm—ij次校準時標準流量計累積流量示值，m；ijijw—ij次校準時水流量標準裝置累積流量示值，m3標準流量計各校準點的示值誤差按公式（8）計算；ijiEmi

1nnj

Em

（8）1(nnEm1(nnEmijEmi2jiiEmrii式中：Emr—第i個校準點標準流量計的重復性，%。i1標準流量計各校準點現(xiàn)場使用前修正系數(shù)按公式（10）計算：1

（9）iimiim

1E

（10）10D5D直管段計算現(xiàn)場實際流速，將與現(xiàn)場實際流速對應的修正系數(shù)置入標準流量計。A。應優(yōu)先選擇不帶襯里的管道作為標準管段，如無法避開，襯里材質(zhì)與厚度應已知。標準流量計的安裝、管道周長與管道壁厚的測量詳見附錄E。10s30公式（11）計算現(xiàn)場流量波動量：qimaxqimin100% q式中：—流量波動量，%；max—記錄的最大瞬時流量示值，m3/h；min—記錄的最小瞬時流量示值，m3/h；q—記錄的瞬時流量平均值，m3/h。選擇校準流量點根據(jù)現(xiàn)場實際工況條件與流量計用戶協(xié)商確定校準流量點，或選取現(xiàn)場可調(diào)流量點的上下限進行校準，每個流量點校準次數(shù)一般不少于三次。對于現(xiàn)場無法調(diào)節(jié)流量時可采用在一天內(nèi)不同時段進行不同流量點的校準。在線示值誤差及重復性校準一般原則3%3%時，應采用累積流量法。瞬時流量法1min記錄一組3030qsij和ij3累積流量法min示為sij和ij3次。在線示值誤差計算第i個校準點第j次校準的在線示值誤差按公式（12）或（13）計算：j-sE

ij

（12）qij

sijEqij次校準時流量計在線示值誤差，；ijqij—ij次校準時流量計瞬時流量示值，m3/h；ijs—ij次校準時標準流量計瞬時流量示值，m/h。ijjsE

ij100% （13）Qij

sijQij次校準時流量計示值誤差，；ijQij—第i個校準點第j次校準時流量計累積流量示值，m3；ijs—ij次校準時標準流量計累積流量示值，m流量計各校準點校準的示值誤差按式（14）或（15）計算：ijq

1ni nj

q

（14）i重復性i

Q

1nnj

Q

（15）1n1n1n1n(E)(E)qij qi2jiEr(q)i1nn11nn1j(E)(E)Qij Qi2i

（16）（17）標準流量計使用后校準7.2.1標準流量計現(xiàn)場使用后修正系數(shù)2i，用于不確定度評定。修正系數(shù)調(diào)整7.1、7.2計系數(shù)調(diào)整量，見式（18）FFF0

（18）FtF0Ft—修正系數(shù)的調(diào)整量。校準結(jié)果表達校準結(jié)果處理JJF1071-20105.12的要求，并給出各校準項目名稱和測量結(jié)果,（推薦C，校準證書內(nèi)容及內(nèi)頁（參考）D。校準結(jié)果的不確定度JJF1059.1-2012E。流量計修正系數(shù)1說明書將流量計進行修正系數(shù)的調(diào)整。復校時間間隔建議流量計復校時間間隔不超過1年。由于復校時間間隔的長短是由儀器的使用情況、使用者、儀器本身質(zhì)量等諸因素所決定的，因此，送校單位可根據(jù)實際使用情況自主決定復校時間間隔。附錄A標準管段選定指南標準管段標準管段可以是一段專門定制的串聯(lián)安裝在流量計管道上的碳鋼或不銹鋼短節(jié)，其長1.5倍。標準管段也可以是在流量計管道上選定的流場條件和管道外形尺寸都能滿足標準流量計要求的一段直管。標準管段的選定10D5D選定。應選擇水平管道或上升管道作為標準管段的安裝位置。(確保為滿管）標準管段應確保沒有氣泡集聚。（確保為滿管）標準管段優(yōu)先選擇沒有襯里的管段。標準流量計換能器在標準管段上的安裝位置及聲束反射位置應避開管道的焊縫。推薦的常見阻力件的最短直管段長度要求見下表：序號阻力件類型前直管道長后直管道長1水泵60D10D2閥門30D10D3變徑管30D10D4彎頭30D10D5三通50D10D附錄B標準流量計安裝指南標準流量計換能器在標準管段上的安裝位置及聲束反射位置應避開管道的焊縫，若無法避開校準結(jié)果僅供參考。標準流量計換能器的安裝JJG1030-2007《超聲流量計》的要求。V法，該方法可保證換能器安裝距離準確。36個管道外周長，分別計算出管道外徑，其平均值按式(E.1)計算：nnD i1

（E.1）式中：D——管道周長平均值；n——測量次數(shù)，n≥3；Di——第i點測得的管周長計算出的管道外徑。若襯里材料及厚度無法測量，可根據(jù)技術(shù)資料現(xiàn)場確認。清理換能器安裝位置的管道外壁，將管壁上的油漆、鐵銹、污垢等清除干凈，露出管1.55用超聲測厚儀測量管道壁厚。L兩個換能器的位置，可劃線標明。換能器表面均勻涂抹耦合劑，將其安裝于管道外壁，確保發(fā)射面與管壁緊密接觸，且L。用緊固件將換能器固定在管道外壁上。將換能器信號電纜連接到標準流量計上。按標準表說明書的要求將信號調(diào)試到最佳狀態(tài)。嚴禁為保證信號強度改變換能器安裝距離。附錄C超聲流量計在線校準記錄格式委托方/送檢單位記錄編號計量器具名稱型號/規(guī)格制造單位出廠編號測量范圍準確度等級其他信息唯一識別號校準地點環(huán)境溫度大氣壓相對濕度技術(shù)依據(jù)名稱及代碼標準器信息本次使用名稱測量范圍不確定度/準確度等級或最大允許誤差證書編號有效期至校準 核驗 準日期 累積流量法標準裝置被校流量計流量點m3/h校準時間t起始讀數(shù)m3終止讀數(shù)m3累積流量m3起始讀數(shù)m3起始讀數(shù)m3累積流量m3示值誤差%平均示值誤差%重復性%擴展不確定度U（k=2）%瞬時流量法標準裝置被校流量計流量點m3/h校準時間t標準瞬時流量m3/h顯示瞬時流量m3/h示值誤差%平均示值誤差%重復性%擴展不確定度U（k=2）%123123123舊修正系數(shù)：新修正系數(shù)：備注：校準 核驗 準日期 附錄D校準證書內(nèi)容及內(nèi)頁格式校準證書應至少包括以下信息：a）標題：“校準證書”；b）實驗室的名稱和地址；進行校準的地點（如果與實驗室的地址不同）；證書的唯一性標識（如編號），e）送校單位的名稱；被校對象的描述和明確標識；進行校準的日期，如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應說明被校對象的接收日期；如果與校準結(jié)果的有效性和應用有關(guān)時，應對被校樣品的抽樣程序進行說明；校準所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標識，包括名稱及代號；本次校準所用測量標準的溯源性及有效性說明；校準環(huán)境的描述；校準結(jié)果及測量不確定度的說明；對校準規(guī)范的偏離的說明；o）校準結(jié)果僅對校準對象有效的聲明；p）未經(jīng)校準實驗室書面批準，不得部分復制校準證書的聲明。校準證書內(nèi)頁（參考）格式校準介質(zhì)：水校準結(jié)果：

證書編號：XXXX-XXXX校準結(jié)果流量標準流量計示值（m3/hm3）m3）示值誤差(%)重復性(%)擴展不確定度(%)注：請下次校準帶此證書。以下空白JJF(陜)111－2024JJF(陜)111－2024PAGEPAGE17附錄E超聲流量計在線校準結(jié)果不確定度評定示例概述DN4002000m3/h（4.423m/s）果的不確定度進行評定。2000m3/h0.47%0.13%。所用標準器及配套設備技術(shù)指標標準流量計=0.32（kF1=1.0038F2=1.0044。管道截面積測量通過測量管道周長及壁厚計算管道截面積，管道周長測量使用Ι級卷尺，最大允許誤差為?=±(0.1＋10-4L)mm。壁厚測量采用超聲測厚儀，擴展不確定度為0.1mm（k=2）。測量模型流量示值誤差按公式（C.1）計算。QEQQsQQs

（C.1）QsvA

（C.2） L 2A (

（C.3）4 4 式中：EQ—流量計示值誤差；Q—流量計流量示值，m3/h或m3；Qs—標準流量計流量示值，m3/h或m3；v—平均流速，m/s；D—管道內(nèi)徑，m；L—管道周長，m；—管道壁厚，m。各輸入量彼此獨立不相關(guān)，合成標準不確定度按式（C.4）計算c2uc2u2(Q)c2u2(Q12s

（C.4）靈敏系數(shù)

c Q1cE11

（C.5）Q cE

（C.6）不確定度來源

s 2 Qs 測量不確定度來源主要有：流量計流量示值引入的標準不確定度，標準流量計流量示值引入的標準不確定度。不確定度評定流量計示值引入的標準不確定度分量uQ流量值示值為：uQ主要來自于測量重復性，重復性為：n1(En1(EQjEQ)2nj1

（C.7）則：3u(Q)3

ErQ1.49m3/h

（C.8）標準流量計流量示值引入的標準不確定度分量uQs由公式C.2可知，uQs主要來自于標準流量計流速測量、管道截面積測量、現(xiàn)場環(huán)境及人為因素。標準流量計流速測量引入的標準不確定度分量uvuv主要來自于標準流量計和其修正系數(shù)穩(wěn)定性。u2(R)u2(R)u2F

（C.9）標準流量計引入的不確定度分量u（R），由標準流量計溯源證書可知，該點流速測量擴展不確定度為U10.32%，k=2，則：uRU1v0.32%v0.007m/s2 2

（C.10）標準流量計修正系數(shù)穩(wěn)定性引入的標準不確定度分量uF，由極差法計算得到：F2F1uFF2F1

（C.11）則，uv

u2(R)u2F=0.007m/su(A)C.3可知，u(A)主要來自于管道周長測量和壁厚測量。Lu2(L) u2

（C.12）管道周長采用Ι級鋼卷尺測得，最大允許誤差為△=±（0.1＋10-4L）mm，測量DN400管徑時，管道周長L=1.319m，最大允許誤差?=±0.10mm則：33uL 33

（C.13）壁厚由超聲測厚儀測得，由超聲測厚儀溯源證書可知，其擴展不確定度為U20.1mm（k=2），則：則uA為：

uU20.05mm2 2

（C.14）A2A2Lu2) u2A2Lu(L)L222u(222)