《大口径超声流量计检定规程》 征求意见稿

《大口径超声流量计（非实流）》国家计量校准规范

制订编写说明

一、任务来源

根据国家质量监督检验检疫总局和全国流量容量计量技术委员会的要求，《大口径超声流量计（非实流）》国家计量检定规范(以下简称《规范》)由中国计量科学研究院负责起草，国家水大流量计量站、上海申瑞电气股份有限公司、唐山汇中仪表股份有限公司、北京昌民技术有限公司等单位参与起草。

二、规范制订的必要性

大口径超声流量计（以下简称流量计）主要用于的水流量测量，如城市供水主管道、引水涵洞及水电机组的流量测量。近年来随着计量准确性越来越受到人们的重视，流量计的使用也越来越广泛。但由于流量计口径巨大，通常直径超过1m，如在三峡电站安装的流量计直径达到了12.4m，而且大多数的流量计都采用现场安装方式，因此，流量计很难按照常规的实流检定方法对流量计进行检测（如《JJG 1030-2007 超声波流量计》所规定）。但由流量计工作原理可知，对其计量准确度有影响的各分量可进行单独校准，再进行不确定度合成，可以对其测量不确定度进行评估，很多流量计生产企业也是通过该方法进行流量计的出厂检测，而大量无法实流标定流量计的用户也有强烈的检测需求。因此急需起草相应技术文件，以规范流量计的非实流校准方法。

三、规范制订过程和计划

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2008年6月组成起草组，并开会就规范包含的内容、主要技术指标等问题进行了讨论。

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2008年6月至2009年10月，调研工作、实验工作和起草工作。

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2009年9月，形成规范初稿，并开始小范围的征求意见，2010年1月，召开了规程研讨会。

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在前期工作基础上，2010年1月至2010年8月，补充大量实验，并对规范进行了修改，形成征求意见稿，开始广泛征求计量检测部门、生产厂家和用户意见。

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2010年9月，整理返回意见，并根据所提意见对规范征求意见稿进行修改。计划于2010年10月根据回复意见，形成报审稿。

四、规范制订的主要技术依据及原则

依据见规范正文。主要有超声流量计国家计量检定规程、国际标准、及美国国家行业相关标准等。

五、规范制订要点说明

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规范适用流量计范围为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。不适用于多普勒法超声流量计，其工作原理与时差法流量计差别较大；不适用于明渠超声流量计，其安装使用条件更为复杂；不适用于气体超声流量计，气体超声流量计通常用于天然气的贸易交接等，准确度要求高，口径相对较小，一般小于本规范覆盖范围，影响因素更多，研究尚不成熟；不适用于外卡式及单声道超声流量计，由于其工作方式与多声道超声流量计不同，且易受外界因素及流场条件影响。

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流量计的口径范围。目前对于“大口径”并无明确定义，本规范规定的范围流量计直径范围是1m~15m。该范围的制定主要是考虑校准技术的可行性以及流量计的使用现状。对于上限，一般的流量计生产企业取得的型式批准证书上限为15m，超过15m的流量计比较罕见；对于下限，由实验可知，通常直径1m以下的流量计其各测量分量对流量计的准确度影响均较大，对测量设备及测量方法要求较高，而测量结果的不确定度较大，实用性及可操作性不强；另一方面，口径相对较小的流量计更易受安装条件影响，如由于生产厂家设计差异，换能器安装位置不同（凸入或凹陷），就会对流量计产生较大影响。

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积分方法校准。积分方法是影响流量计准确度的重要因素，而在实际使用中，它都是通过在流量计内部进行运算完成，对于校准存在一定难度。通过对现有市场上超声流量计产品的调研及分析，发现部分流量计采用加权系数法，其算法为公开算法（如IEC41中规定的Gauss-Jacobi方法），对其算法的验证可独立进行，而对流量计操作相对较为容易，仅需要进行简单的算法确认；而对于部分积分算法保密的流量计，则需要对流量计进行黑盒测试，输入多组数据，在进行综合分析。因此，规范中针对以上两种情况给出了不同的校准方法，但对于实际的积分方法检验过程仍较为复杂，需要大量的数学计算分析，虽然在附录C中给出了具体的数学模型，但具体的检测理论分析见本说明附录，主起草单位针对该方法，已编写了专门的软件程序，以提高校准效率。

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现场流动条件影响评估。规范中规定对于不能满足7.6.1条件的流量计，需要采用数值模拟或模型实验方法进行评估，但以上2种方法的实现对校准人员及实验装置都有较高要求，对于日常校准可能存在一定操作性的困难。主起草单位正在开展现场流动条件对流量计影响的研究工作，通过开展大量的典型流场模拟计算工作，并进行部分实验验证，将各种典型现场流动条件影响结果进行分析，并已初步形成数据库软件，日后有望向现场校准人员推广使用。

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不确定度评定。由于在对流量计各主要影响量进行分别校准时，有些量的不确定度是很难直接确定的，如换能器安装位置、现场流动条件影响等，为尽量确保评定结果的可靠性，需要对评定结果做部分保守的估计，规范中给出了最低限定值。

六、需进一步讨论的问题

对超声流量计的非实流校准方法研究已经有十几年的时间，但由于非实流校准影响因素多，需要的实验工作量大，目前仍然不是非常成熟和完善，规范的适用范围也明确限定为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，对于气体超声流量计以及1m以下口径的流量计，仍需要开展进一步的研究工作，已满足校准的需求。

在规范制订中，为可以对现场流动条件影响进行评估，开展了几种典型情况的实验及数值模拟计算研究，但流量计实际使用现场情况复杂，目前规范中提供的方法。

规范起草组

2010年09月28日