《大口徑超聲流量計檢定規程》 征求意見稿

《大口徑超聲流量計（非實流）》國家計量校準規范

制訂編寫說明

一、任務來源

根據國家質量監督檢驗檢疫總局和全國流量容量計量技術委員會的要求，《大口徑超聲流量計（非實流）》國家計量檢定規范(以下簡稱《規范》)由中國計量科學研究院負責起草，國家水大流量計量站、上海申瑞電氣股份有限公司、唐山匯中儀表股份有限公司、北京昌民技術有限公司等單位參與起草。

二、規范制訂的必要性

大口徑超聲流量計（以下簡稱流量計）主要用于的水流量測量，如城市供水主管道、引水涵洞及水電機組的流量測量。近年來隨著計量準確性越來越受到人們的重視，流量計的使用也越來越廣泛。但由于流量計口徑巨大，通常直徑超過1m，如在三峽電站安裝的流量計直徑達到了12.4m，而且大多數的流量計都采用現場安裝方式，因此，流量計很難按照常規的實流檢定方法對流量計進行檢測（如《JJG 1030-2007 超聲波流量計》所規定）。但由流量計工作原理可知，對其計量準確度有影響的各分量可進行單獨校準，再進行不確定度合成，可以對其測量不確定度進行評估，很多流量計生產企業也是通過該方法進行流量計的出廠檢測，而大量無法實流標定流量計的用戶也有強烈的檢測需求。因此急需起草相應技術文件，以規范流量計的非實流校準方法。

三、規范制訂過程和計劃

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2008年6月組成起草組，并開會就規范包含的內容、主要技術指標等問題進行了討論。

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2008年6月至2009年10月，調研工作、實驗工作和起草工作。

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2009年9月，形成規范初稿，并開始小范圍的征求意見，2010年1月，召開了規程研討會。

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在前期工作基礎上，2010年1月至2010年8月，補充大量實驗，并對規范進行了修改，形成征求意見稿，開始廣泛征求計量檢測部門、生產廠家和用戶意見。

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2010年9月，整理返回意見，并根據所提意見對規范征求意見稿進行修改。計劃于2010年10月根據回復意見，形成報審稿。

四、規范制訂的主要技術依據及原則

依據見規范正文。主要有超聲流量計國家計量檢定規程、國際標準、及美國國家行業相關標準等。

五、規范制訂要點說明

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規范適用流量計范圍為于以時差法為工作原理的封閉管道用液體接觸式多聲道超聲流量計。不適用于多普勒法超聲流量計，其工作原理與時差法流量計差別較大；不適用于明渠超聲流量計，其安裝使用條件更為復雜；不適用于氣體超聲流量計，氣體超聲流量計通常用于天然氣的貿易交接等，準確度要求高，口徑相對較小，一般小于本規范覆蓋范圍，影響因素更多，研究尚不成熟；不適用于外卡式及單聲道超聲流量計，由于其工作方式與多聲道超聲流量計不同，且易受外界因素及流場條件影響。

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流量計的口徑范圍。目前對于“大口徑”并無明確定義，本規范規定的范圍流量計直徑范圍是1m~15m。該范圍的制定主要是考慮校準技術的可行性以及流量計的使用現狀。對于上限，一般的流量計生產企業取得的型式批準證書上限為15m，超過15m的流量計比較罕見；對于下限，由實驗可知，通常直徑1m以下的流量計其各測量分量對流量計的準確度影響均較大，對測量設備及測量方法要求較高，而測量結果的不確定度較大，實用性及可操作性不強；另一方面，口徑相對較小的流量計更易受安裝條件影響，如由于生產廠家設計差異，換能器安裝位置不同（凸入或凹陷），就會對流量計產生較大影響。

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積分方法校準。積分方法是影響流量計準確度的重要因素，而在實際使用中，它都是通過在流量計內部進行運算完成，對于校準存在一定難度。通過對現有市場上超聲流量計產品的調研及分析，發現部分流量計采用加權系數法，其算法為公開算法（如IEC41中規定的Gauss-Jacobi方法），對其算法的驗證可獨立進行，而對流量計操作相對較為容易，僅需要進行簡單的算法確認；而對于部分積分算法保密的流量計，則需要對流量計進行黑盒測試，輸入多組數據，在進行綜合分析。因此，規范中針對以上兩種情況給出了不同的校準方法，但對于實際的積分方法檢驗過程仍較為復雜，需要大量的數學計算分析，雖然在附錄C中給出了具體的數學模型，但具體的檢測理論分析見本說明附錄，主起草單位針對該方法，已編寫了專門的軟件程序，以提高校準效率。

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現場流動條件影響評估。規范中規定對于不能滿足7.6.1條件的流量計，需要采用數值模擬或模型實驗方法進行評估，但以上2種方法的實現對校準人員及實驗裝置都有較高要求，對于日常校準可能存在一定操作性的困難。主起草單位正在開展現場流動條件對流量計影響的研究工作，通過開展大量的典型流場模擬計算工作，并進行部分實驗驗證，將各種典型現場流動條件影響結果進行分析，并已初步形成數據庫軟件，日后有望向現場校準人員推廣使用。

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不確定度評定。由于在對流量計各主要影響量進行分別校準時，有些量的不確定度是很難直接確定的，如換能器安裝位置、現場流動條件影響等，為盡量確保評定結果的可靠性，需要對評定結果做部分保守的估計，規范中給出了最低限定值。

六、需進一步討論的問題

對超聲流量計的非實流校準方法研究已經有十幾年的時間，但由于非實流校準影響因素多，需要的實驗工作量大，目前仍然不是非常成熟和完善，規范的適用范圍也明確限定為以時差法為工作原理的封閉管道用液體接觸式多聲道超聲流量計，對于氣體超聲流量計以及1m以下口徑的流量計，仍需要開展進一步的研究工作，已滿足校準的需求。

在規范制訂中，為可以對現場流動條件影響進行評估，開展了幾種典型情況的實驗及數值模擬計算研究，但流量計實際使用現場情況復雜，目前規范中提供的方法。

規范起草組

2010年09月28日