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    磁場對氣體流量計計量性能的影響


    一、供氣單位對流量計抗磁質疑

    2016年北京市逐漸加大煤改氣的力度,用于貿易結算的氣體流量計越來越多。隨著在用氣體流量計的增加,供氣單位定期巡檢時就發現某些用氣單位將磁鐵置于流量計機械表頭上企圖干擾其正常計費,以達到減少天然氣使用費用的目的,并在將磁鐵拿開后流量計機械表盤運轉情況有瞬間快速突進的變化。故供氣單位對該類型的氣體流量計計量結果準確度提出了質疑。

    二、機械式氣體流量計抗磁干擾設計

    機械式氣體流量計的計數器計數原理是將機芯的轉動傳遞到磁耦合后,再由磁耦合傳動到齒輪組中,*后齒輪帶動計數器的數字轉盤進行數字的記錄。

    現在生產的氣體流量計對于磁場干擾方面在設計時會加入抗干擾部件“磁屏蔽罩”,以防止磁場對流量計產生不確定性的影響。電子設備中,有些部件需要防止外界磁場的干擾。為解決這種問題,就要用鐵磁性材料制成一個罩子,把需防干擾的部件罩在里面,使它和外界磁場隔離,也可以把那些輻射干擾磁場的部件罩起來,使它不能干擾別的部件。這種方法稱為磁屏蔽。

    屏蔽罩就是利用這種現象,把磁力線都吸引到鐵殼中來,保護了罩內設備不受外界磁場的干擾。但是實踐中,要達到完全的屏蔽是極不容易的,總有一些磁場要漏進屏蔽罩內。對于漏進的磁場對流量計能有什么樣的影響只能通過試驗來證明。我們將對試驗所得到的流量計示值誤差和重復性進行分析比較。三、實驗數據比對

    本次實驗采用的檢定方法,按照JJG1037-2008《渦輪流量計檢定規程》之7.2.3.3規定包含以下流量點:qmax、0.40qmax、qt、qmin,且每點檢定3次。按照JJG633-2005《氣體容積式流量計檢定規程》之7.2.4.4規定包含以下流量點qmax、0.2qmax、qmin且每點檢定3次。

    本次實驗的標準裝置為臨界流噴嘴氣體流量標準裝置,檢定流量范圍為(2.52500)m3/h,標準裝置不確定度為0.3%(k=2)。本次實驗選取的被檢測儀表為機械式計數器的低頻流量計,流量計等級為1.0級。

    下面按上述所選流量點進行試驗,并依據檢定規程示值誤差計算部分中使用儀表系數K計算示值誤差公式進行數據處理,結果如表3、表4所示(注:試驗用流量計G100 DN80、G65 DN50為氣體腰輪流量計,其準確度等級見表1;G1600DN200 G250 DN100為氣體渦輪流量計,其準確度等級見表2)。

    1 氣體腰輪流量計準確度等級

    2 氣體渦輪流量計準確度等級

    3 流量計正常檢定時相對示值誤差計算

     

    4 磁鐵置于流量計計數器上時相對示值誤差計算

    由表3可看出,流量計正常檢定時,符合檢定規程要求。

    還以上面4臺流量計作為試驗對象,在安裝方式和環境條件不變的情況下,將磁鐵置于流量計計數器正上方后,再次按照檢定規程要求進行試驗,結果如表4所示。

    由表4可看出,當將磁鐵置于流量計計數器上時,流量計的重復性數值很大,*大值已經到了6.36%。在試驗過程中也觀察到因磁鐵的存在,流量計運行時磁耦合也會產生劇烈的抖動。

    下面以分界流量qt為界將所選氣體流量計的流量范圍分為高區、低區兩部分,然后分別分析比較表3、表4中試驗數據。

    注:高區流量范圍:qtqqmax;低區流量范圍:qminqqt。高區、低區*大允許誤差見氣體流量計準確度等級表(即表1、表2)。

    通過表5、表6可看出,當流量計在高區工作時,磁場對于流量計的示值誤差影響不大,而在低區時其影響略高但基本也保持在可接受范圍。通常在流量計選型時會選擇流量計量程范圍的70%80%的流量值作為常用工作流量,即選擇流量計的高區流量。因此如選型正確,單純以累計體積計算的話,外磁干擾對其影響極其微弱。供氣單位發現的將磁鐵拿開后流量計機械表盤運轉情況有瞬間快速突進的情況,是由于外磁場消失后儀表傳動組件改變受力條件后的慣性瞬間變化。而這種外磁造成的傳動組件受力正是導致流量計重復性增大的主要因素。

    四、結束語

    通過試驗的比對可看出,當流量計附近出現強磁場時,對流量計的重復性產生了極大的影響。試驗過程中觀察流量計磁耦合的狀態時發現磁耦合會發生強烈的抖動,而這些抖動對流量計重復性產生很大變化有著不可忽略的作用,但是磁場對于流量計高區的示值誤差的影響并不是很明顯。由于合理選型的流量計是在一個長期、連續的工作狀態下運行,進行結算時也是以一定時間內的累積流量值來計算費用,所以當流量計附近出現磁場時并不會對流量計的累積流量造成較大的影響。

    本文轉自:中國計量 2021,(02),107-109 磁場對氣體流量計計量性能的影響 劉鍇 劉佳鵬 張碩  北京市計量檢測科學研究院


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