上海團(tuán)標(biāo)《上海城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電磁流量計(jì)在線校核 超聲互相關(guān)法 技術(shù)規(guī)程》的草案

目次

前言............................................................................ II

1  范圍.......................................................................... 3

2  規(guī)范性引用文件................................................................ 3

3  術(shù)語和定義.................................................................... 3

4  基本要求...................................................................... 3

4.1  一般要求.................................................................. 3

4.2  標(biāo)準(zhǔn)表要求................................................................ 3

4.3  校核流程要求.............................................................. 4

4.4  安全作業(yè)要求.............................................................. 4

5  校核預(yù)評估.................................................................... 4

5.1  電磁流量計(jì)評估............................................................ 4

5.2  現(xiàn)場實(shí)施條件評估.......................................................... 4

6  設(shè)備安裝...................................................................... 5

6.1  安裝方式.................................................................. 5

6.2  安裝位置.................................................................. 5

6.3  安裝方向及深度............................................................ 5

7  數(shù)據(jù)校核...................................................................... 5

7.1  示值誤差校核.............................................................. 5

7.2  重復(fù)性.................................................................... 6

7.3  不確定度.................................................................. 6

7.4  數(shù)據(jù)獲取.................................................................. 6

7.5  校核周期.................................................................. 6

附錄A（資料性）  校核報(bào)告數(shù)據(jù)記錄表.............................................. 7

附錄B（資料性）  插入式超聲波互相關(guān)流量計(jì)安裝.................................... 8

附錄C（資料性）  標(biāo)準(zhǔn)表測量原理................................................. 10

      前言

為推動(dòng)上海城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)準(zhǔn)確度提升，降低城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)復(fù)雜工況下的操作要求和周期要求，加強(qiáng)電磁流量計(jì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和校準(zhǔn)的工作指引和精細(xì)化、精準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化管理，編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，參考有關(guān)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，編制本團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。

本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T 1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則  第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。

本標(biāo)準(zhǔn)的某些內(nèi)容可能直接或間接涉及專利，本標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別這些專利的責(zé)任，對所涉專利的真實(shí)性、有效性和范圍無任何立場。

若標(biāo)準(zhǔn)中涉及必不可少的專利，編制單位承諾已確保專利權(quán)人或者專利申請人同意在公平、合理、無歧視基礎(chǔ)上，免費(fèi)許可任何組織或者個(gè)人在實(shí)施該標(biāo)準(zhǔn)時(shí)實(shí)施其專利。本標(biāo)準(zhǔn)由上海市排水行業(yè)協(xié)會(huì)歸口管理。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草單位：上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司、上海鉑爾怡環(huán)境技術(shù)股份有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要參編單位：上海市排水管理事務(wù)中心、上海市城市排水有限公司、上海城投污水處理有限公司、上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司、中交上海航道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司、長江生態(tài)環(huán)保集團(tuán)有限公司。

本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：黃慰忠、肖震、戴勇華、劉晨陽、豐強(qiáng)強(qiáng)、張愛平、朱弋、潘煒、李濱、謝宇銘、王堅(jiān)、王強(qiáng)、孫勇、吳坤明、倪志輝、王湘月。

本標(biāo)準(zhǔn)主要審查人員：戴孫放、陳洪、袁景淇、劉建勇、尹軼夙、陳璐偉、王靖。

本標(biāo)準(zhǔn)為首次發(fā)布。

1　范圍

本規(guī)程規(guī)定了城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)電磁流量計(jì)的基本要求、校核預(yù)評估、設(shè)備安裝和數(shù)據(jù)校核。

本規(guī)程適用于采用插入式超聲波互相關(guān)法對城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中管徑范圍為100 mm ~3000 mm的電磁流量計(jì)進(jìn)行在線校核。排水系統(tǒng)中其他類型流量計(jì)的在線校核可參照本規(guī)程執(zhí)行。

2　規(guī)范性引用文件

GB/T 18659-2023 封閉管道中流體流量的測量 電磁流量計(jì)使用指南

CJ/T 364-2011 管道式電磁流量計(jì)在線校準(zhǔn)要求

JB/T 9248 電磁流量計(jì)

3　術(shù)語和定義

3.1　
    電磁流量計(jì) magnetic flow meter

產(chǎn)生一個(gè)垂直于流動(dòng)方向的磁場，利用導(dǎo)電流體在磁場中運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓U_v推導(dǎo)出流量的流量計(jì)。

[來源：GB/T 18659-2023，3.1]

3.2　    

標(biāo)準(zhǔn)表 standard meter

精度優(yōu)于電磁流量計(jì)或與之相當(dāng)，可用于電磁流量計(jì)校核的流量表計(jì)。

3.3　
    標(biāo)準(zhǔn)管段 standard pipeline

與流量計(jì)相聯(lián)接的、適合標(biāo)準(zhǔn)表安裝的、尺寸已知且穩(wěn)定的一段平直管道。

3.4　 

超聲波互相關(guān)在線校核方法 ultrasonic cross-correlation online calibration method

標(biāo)準(zhǔn)表采用超聲波互相關(guān)技術(shù)，使流體在相同時(shí)間間隔內(nèi)連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)表和電磁流量計(jì)，比較兩者的輸出流量值，從而確定電磁流量計(jì)計(jì)量精度的校核方法。該方法也可用于其他型式流量計(jì)的在線校準(zhǔn)。

4　基本要求

4.1　一般要求

4.1.1　電磁流量計(jì)在線校核完成后應(yīng)出具校核報(bào)告，校核報(bào)告中校核報(bào)告應(yīng)包括校核數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)方法和校準(zhǔn)結(jié)果等內(nèi)容。

4.1.2　電磁流量計(jì)校核過程中應(yīng)對校核數(shù)據(jù)和校核處理結(jié)果進(jìn)行記錄，校準(zhǔn)記錄表參考格式見附錄A。

4.1.3　電磁流量計(jì)的校核周期宜由被校單位根據(jù)實(shí)際使用情況確定，但不宜超過2年。

4.2　標(biāo)準(zhǔn)表要求

4.2.1　標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)具有CMA或CNAS認(rèn)證的有效檢定證書。

4.2.2　標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場安裝、使用條件來進(jìn)行選擇，測量范圍能夠滿足現(xiàn)場流量要求。

4.2.3　標(biāo)準(zhǔn)表的基本誤差應(yīng)優(yōu)于±0.5％，測量誤差應(yīng)小于1%。

4.3　校核流程要求

電磁流量計(jì)的在線校核步驟應(yīng)包括：校核預(yù)評估、校核設(shè)備安裝、數(shù)據(jù)校核和校核報(bào)告出具。

4.4　安全作業(yè)要求

4.4.1　電磁流量計(jì)在線校核項(xiàng)目開始前應(yīng)建立健全的項(xiàng)目安全管理制度、安全操作規(guī)程，并制定火災(zāi)、爆炸、中毒、窒息、觸電、跌落外傷、中暑等事故應(yīng)急救援預(yù)案，事故發(fā)生后，應(yīng)立即按照救援預(yù)案啟動(dòng)救援。

4.4.2　踏勘、安裝及操作等工作應(yīng)實(shí)行作業(yè)前工作交底制度，并應(yīng)對從事踏勘、安裝及操作的作業(yè)人員進(jìn)行安全作業(yè)與相關(guān)技術(shù)培訓(xùn)。

4.4.3　在進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、設(shè)備安裝、調(diào)試校準(zhǔn)等操作時(shí)應(yīng)配置不少于3名工作人員，其中必須至少包含1名安全員，負(fù)責(zé)現(xiàn)場安全防護(hù)事項(xiàng)。

4.4.4　在進(jìn)行現(xiàn)場踏勘、設(shè)備安裝、調(diào)試校核等操作時(shí)，應(yīng)配備必要的防護(hù)設(shè)備與用品。

4.4.5　在進(jìn)行管道焊接、開孔等危險(xiǎn)作業(yè)時(shí)須由專業(yè)的電焊工進(jìn)行操作。

4.4.6　在室外作業(yè)不宜在雷雨等惡劣天氣作業(yè)；夜間作業(yè)時(shí)，應(yīng)在作業(yè)區(qū)域周邊明顯處設(shè)置警示燈；作業(yè)完畢，應(yīng)及時(shí)清除障礙物。

5　校核預(yù)評估

5.1　電磁流量計(jì)評估

5.1.1　電磁流量計(jì)應(yīng)有出廠或前次的校準(zhǔn)或檢定證書，進(jìn)行電磁流量計(jì)校核工作前應(yīng)根據(jù)GB/T 18659的相關(guān)規(guī)定對電磁流量計(jì)的安裝設(shè)計(jì)和性能進(jìn)行評估，并檢查流量計(jì)是否正常工作和轉(zhuǎn)換器中影響計(jì)量準(zhǔn)確度關(guān)鍵參數(shù)的輸入是否正確。

5.1.2　電磁流量計(jì)評估試驗(yàn)中應(yīng)確保試驗(yàn)管道中液體均勻穩(wěn)定流動(dòng)，避免擾動(dòng)引起的局部速度急劇波動(dòng)。

5.1.3　電磁流量計(jì)傳感器應(yīng)單獨(dú)正確接地，且接地電阻小于10 Ω或符合生產(chǎn)廠家特定的要求。

5.1.4　電磁流量計(jì)應(yīng)滿足下列要求：

a)   在規(guī)定的流量范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級滿足JB/T 9248的要求；

b)   重復(fù)性誤差不超過基本誤差限絕對值的1/2；

c)   零點(diǎn)漂移不超過基本誤差限的絕對值。

5.2　現(xiàn)場實(shí)施條件評估

5.2.1　安裝管道直徑應(yīng)在100 mm ~3000 mm區(qū)間內(nèi)，管道材質(zhì)可為碳鋼、鑄鐵、不銹鋼、鋼筋混凝土、PE熱熔管等。

5.2.2　現(xiàn)場校核區(qū)域操作溫度應(yīng)在-20℃~50℃（在防爆一區(qū)-20℃~40℃）區(qū)間內(nèi)。

5.2.3　安裝管段實(shí)際流速不應(yīng)小于0.05 m/s，管道壓力應(yīng)小于4 bar。

5.2.4　待測液體的顆粒物濃度需要在5-40000mg/L的區(qū)間范圍內(nèi)。

5.2.5　校核現(xiàn)場應(yīng)具備滿足校核要求的標(biāo)準(zhǔn)管段，標(biāo)準(zhǔn)管段選擇應(yīng)滿足下列要求：

a)   選擇的流量計(jì)上、下游的直管段內(nèi)壁應(yīng)清潔、無明顯凹痕、積垢和起皮等現(xiàn)象；

b)   避開可能產(chǎn)生不滿管、電磁干擾、外部管壁銹蝕嚴(yán)重以及管道內(nèi)部可能有結(jié)垢的位置；

c)   管道外壁銹蝕無法避免，對安裝位置進(jìn)行清理，應(yīng)保證管壁上的油漆、鐵銹、污垢等完全清理，露出管道材質(zhì)，并打磨光滑。

d)   標(biāo)準(zhǔn)管段與電磁流量計(jì)直接串聯(lián)，標(biāo)準(zhǔn)管段長度應(yīng)滿足下列要求，無法滿足時(shí)，應(yīng)增加傳感器數(shù)量進(jìn)行疊加擬合。

1)   標(biāo)準(zhǔn)表上游長度不低于管徑的5倍；

2)   標(biāo)準(zhǔn)表下游長度不低于管徑的3倍。

6　設(shè)備安裝

6.1　安裝方式

6.1.1　標(biāo)準(zhǔn)表安裝時(shí)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場運(yùn)行是否具備斷水作業(yè)條件選擇作業(yè)方式。當(dāng)不具備斷水作業(yè)條件時(shí)，可依據(jù)下列步驟采用不斷水作業(yè)的方式進(jìn)行安裝：

a)   將焊接件或密封件固定至待開孔管道相應(yīng)位置；

b)   接上球閥后，擰入帶壓密封開孔器進(jìn)行開孔；

c)   開孔后退回鉆頭并關(guān)閉球閥，擰出開孔器；

d)   打開球閥，同時(shí)插入傳感器，調(diào)節(jié)安裝深度與角度。

6.1.2　超聲波傳感器、帶壓密封開孔器、傳感器固定件等與管道管徑尺寸應(yīng)相匹配。

6.1.3　帶壓密封開孔器應(yīng)根據(jù)管道材質(zhì)選擇不同的固定方式，常規(guī)管道固定方式如下：

a)   無焊接條件下，可選用與管道管徑尺寸相匹配的抱箍進(jìn)行固定；

b)   碳鋼與鑄鐵管道宜使用焊接件進(jìn)行固定；

c)   鋼筋混凝土與PE熱熔管宜使用密封件進(jìn)行抱箍固定。

6.1.4　帶壓密封開孔器安裝附件示意圖見附錄B.1。

6.1.5　鋼筋混凝土管道進(jìn)行開孔前應(yīng)采用金屬探測器進(jìn)行探測，避開鋼筋位置。

6.1.6　對于非滿管流態(tài)的流量計(jì)在線校核應(yīng)在互相關(guān)流速傳感器基礎(chǔ)上加裝液位傳感器，液位傳感器安裝位置示意圖見附錄B.2。

6.2　安裝位置

6.2.1　標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)串聯(lián)安裝在電磁流量計(jì)上游側(cè)或下游側(cè)，串聯(lián)安裝示意圖見附錄B.3。

6.2.2　標(biāo)準(zhǔn)表傳感器在管道上的安裝位置，應(yīng)與管道橫截面中垂線夾角在45°-135°以內(nèi)，并應(yīng)滿足下列要求，示意圖見附錄B.4：

a)   傳感器探頭低于最低液面；

b)   待測管道頂部存在氣泡或管底存在鐵銹等雜質(zhì)淤積時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)表的安裝角度避開管頂和管底；

c)   管底淤積較多且未知淤積高度時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)表應(yīng)使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計(jì)，從管道頂部垂直向下安裝，示意圖見附錄B.5。

6.3　安裝方向及深度

標(biāo)準(zhǔn)表傳感器與管壁應(yīng)垂直安裝，并滿足下列要求，安裝方向及深度示意圖見附錄B.6。

a)   傳感器的流速測量窗口應(yīng)正對來水方向；

b)   傳感器深入管道內(nèi)壁宜為約12 mm使流速測量窗口完全露出管內(nèi)壁。

A       

A  

7　數(shù)據(jù)校核

7.1　一般要求

電磁流量計(jì)數(shù)據(jù)校核應(yīng)包括示值誤差、重復(fù)性和不確定度等主要校核指標(biāo)。

7.2　示值誤差校核

7.2.1　流量計(jì)校核項(xiàng)為同時(shí)段內(nèi)的電磁流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)表在一段時(shí)間內(nèi)的累計(jì)流量，流量數(shù)值可采用表頭直接讀取或采用瞬時(shí)流量求累積，計(jì)算原理和方法見附錄C。

7.2.2　根據(jù)現(xiàn)場不同工況確定校核流量點(diǎn)，流量點(diǎn)一般選擇3~5個(gè)，每個(gè)流量點(diǎn)校核3次。

7.2.3　每次校核時(shí)，同時(shí)讀取并記錄流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)表的示值。若讀取的數(shù)值為瞬時(shí)值，應(yīng)至少讀取20個(gè)數(shù)值，取其平均值；若讀取的數(shù)值為累積值，讀取至少20分鐘的累積值。相對示值誤差可按公式（1）計(jì)算。

                                  ···························································· (1)

式中：

7.2.4　當(dāng)電磁流量計(jì)在各流量點(diǎn)的讀數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)表的示值誤差在電磁流量計(jì)的標(biāo)稱精度范圍以內(nèi)，且滿足5.1.4的要求時(shí)可判定電磁流量計(jì)工作狀態(tài)合格。

7.3　重復(fù)性

7.3.1　電磁流量計(jì)應(yīng)將所有流量點(diǎn)重復(fù)性最大值作為電磁流量計(jì)的重復(fù)性，其重復(fù)性應(yīng)滿足JB/T 9248的相關(guān)規(guī)定。

7.3.2　重復(fù)性試驗(yàn)可與示值誤差試驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行。

7.3.3　各流量點(diǎn)重復(fù)性可按公式（2）計(jì)算。

                              ···················································· (2)

式中：

7.4　不確定度

7.4.1　電磁流量計(jì)校核過程中應(yīng)對校準(zhǔn)結(jié)果示值誤差、重復(fù)性的不確定度進(jìn)行評定。

7.4.2　示值誤差、重復(fù)性的不確定度應(yīng)按照CJ/T 364-2011中附錄D規(guī)定的評定方法進(jìn)行評定。

B       

B  

附錄A
（資料性）
校核報(bào)告數(shù)據(jù)記錄表

A.1　流量計(jì)互相關(guān)法在線校核記錄表見表A.1。

表A.1 流量計(jì)互相關(guān)法在線校核記錄表

C       

A  

附錄B
（資料性）
插入式超聲波互相關(guān)流量計(jì)安裝

B.1　插入式超聲波互相關(guān)流量計(jì)安裝附件示意圖見圖B.1。

圖B.1 流量計(jì)安裝附件

B.2　非滿管流量測量時(shí)使用插入式互相關(guān)流速傳感器+液位傳感器的方式，見圖B.2。

圖B.2使用插入式互相關(guān)流速傳感器+液位傳感器的方式測量非滿管流量

B.3　插入式超聲波互相關(guān)流量計(jì)串聯(lián)安裝示意圖見圖B.3。

圖B.3電磁流量計(jì)串聯(lián)的插入式互相關(guān)流量計(jì)實(shí)物示意圖

D

E圖7.4.1.3互相關(guān)傳感器安裝角度（①為管頂氣泡，②為管底淤積）

F7.4.1.4安裝方向及深度

G由于互相關(guān)流量計(jì)測量原理需要傳感器正對來水方向，因此需要確保傳感器與管壁垂直安裝，并使傳感器的流速測量窗口正對來水方向，傳感器深入管道內(nèi)壁約12mm使得流速測量窗口完全露出管內(nèi)壁即可，如下圖所示。

H

I圖7.4.1.4互相關(guān)傳感器安裝方向及深度（①為插入深度過深，②為插入深度不夠，③為正確插入深度）

J7.4.2檢測非滿管流量工況

K當(dāng)被測管道為非滿管流態(tài)時(shí)，除了需要安裝互相關(guān)流速傳感器之外還需要安裝一個(gè)液位傳感器，用于精確計(jì)算實(shí)時(shí)的管道橫截面積，如下圖所示。

L圖7.4.2使用插入式互相關(guān)流速傳感器+液位傳感器的方式測量非滿管流量

M7.4.3檢測管底污泥較多情況的滿管流量工況

N當(dāng)待測管道的管底淤積較多且未知淤積高度時(shí)，需使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計(jì)，從管道頂部垂直向下安裝，水中超聲波功能可以實(shí)時(shí)測量淤積界面的高度并結(jié)合管徑換算得到實(shí)時(shí)的管道橫截面積，提高流量測量精度。

O

P圖7.4.3使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計(jì)應(yīng)對管底淤積較多的情況

B.4　超聲波互相關(guān)傳感器理想安裝角度示意圖見圖B.4。

圖B.4 互相關(guān)傳感器管道橫截面方向安裝位置示意圖（①為管頂氣泡，②為管底淤積）

B.5　檢測管底污泥較多情況下傳感器安裝位置示意圖見圖B.5。

圖B.5 使用帶水中超聲波功能的插入式互相關(guān)流量計(jì)應(yīng)對管底淤積較多的情況

B.6　超聲波互相關(guān)傳感器安裝方向及深度示意圖見圖B.6。

圖B.6 互相關(guān)傳感器安裝方向及深度（①為插入深度過深，②為插入深度不夠，③為正確插入深度）

附錄C
（資料性）
標(biāo)準(zhǔn)表測量原理

C.1　標(biāo)準(zhǔn)表測量原理

C.1.1　超聲波互相關(guān)流量計(jì)流速測量原理步驟如下：

a)   傳感器連續(xù)掃描水中多個(gè)顆粒或氣泡，反射信息存儲(chǔ)為圖像；

b)   基于頻率特征的粒子識別，根據(jù)脈沖重復(fù)頻率確定兩個(gè)脈沖之間的TPRF時(shí)差Δt；

c)   根據(jù)時(shí)間差和距離間隔計(jì)算得到或氣泡的速度，確定點(diǎn)的流速。

C.1.2　超聲波互相關(guān)法流速測量原理示意圖見圖C.1。

圖C.1 超聲波互相關(guān)法流速測量原理

C.2　計(jì)算模型

C.2.1　標(biāo)準(zhǔn)表流量可采用公式（C.1）計(jì)算。

                                      ································································ (C.1)

式中：

C.2.2　平均流速可采用公式（C.2）計(jì)算。

                                     ····························································· (C.2)

式中：

Q