特邀嘉賓:上海理工大學(xué)光電學(xué)院副教授　鄭榮根
　　　　　　　　　　上海方龍流量校驗設備制造有限公司總經(jīng)理　 姜耀龍
主持人:特邀主持北京森邁公司總經(jīng)理 　王峰

　　主持人:
　　首先，讓我們歡迎今天的特約嘉賓鄭榮根副教授和姜耀龍總經(jīng)理。
　　大口徑流量計(流量?jì)x表)的現場(chǎng)校準一直是一個(gè)很復雜的問(wèn)題，在今年《中國計量》第10期的“校準三人行”中，中石化廣州分公司計量室劉忠副主任也談到了大口徑水表現場(chǎng)校準的難度和問(wèn)題。這一期的“校準三人行”我們就請上海理工大學(xué)光電學(xué)院鄭榮根副教授和上海方龍流量校驗設備制造有限公司姜耀龍總經(jīng)理來(lái)談?wù)劥罂趶搅髁坑嬕约艾F場(chǎng)校準的問(wèn)題。
　　鄭教授，您對流量計量有較深的研究，請您談?wù)劥罂趶搅髁坑嫾捌洮F場(chǎng)校準。

　　鄭榮根副教授:
　　首先我覺(jué)得劉主任提出的問(wèn)題是目前流量計量中存在的一個(gè)很重要、很有現實(shí)意義的問(wèn)題。我們常常碰到這樣的事:生產(chǎn)廠(chǎng)生產(chǎn)的流量計檢定合格后賣(mài)給用戶(hù)，用戶(hù)卻無(wú)法正常使用，于是用戶(hù)找生產(chǎn)廠(chǎng)，說(shuō)儀表不好，生產(chǎn)廠(chǎng)聽(tīng)了用戶(hù)的抱怨說(shuō)，那行，我對自己的產(chǎn)品負責，你說(shuō)我不好，你把流量計拿來(lái)我分析分析哪里不好，真有問(wèn)題，我也好采取措施提高質(zhì)量。生產(chǎn)廠(chǎng)拿到用戶(hù)退回的儀表仔細檢查，發(fā)現完全是一個(gè)合格品，沒(méi)有任何問(wèn)題，于是又發(fā)給用戶(hù)，用戶(hù)用上去還是不行，于是生產(chǎn)廠(chǎng)和用戶(hù)相互抱怨、扯皮……問(wèn)題到底在哪里，責任到底在誰(shuí)呢？這要具體分析，但首先要從流量測量的基本特點(diǎn)說(shuō)起。

　　流量測量與其他物理量測量的差別，也就是流量測量與其他物理量測量相比，最為困難的地方就是測量對象的復雜性。測量對象的復雜性包括組分的復雜性。從相的角度來(lái)說(shuō)有單獨相、兩相、多相，單相又有氣相、液相、固相，單相介質(zhì)中，每一相又由于物理性質(zhì)(例如密度、黏度)及其存在的環(huán)境條件(例如溫度、壓力)又有成千上萬(wàn)種情況。如果是兩相或多相，則更為復雜。各相組成比例，其中一些相在另一些相中的分布、行為等都對流量測量有很大的影響。此外流量測量的對象是流動(dòng)的流體，因此流體流動(dòng)的流態(tài)(層流還是紊流)、管道截面上的速度分布，也對流量測量造成很大的影響。所以需要說(shuō)明的是，只有在這三大影響要素:組分、物理性質(zhì)、流態(tài)完全相同時(shí)，校準(或檢定)的結果與使用才會(huì )準確一致。當然這是不可能的。

　　通過(guò)上面的一些簡(jiǎn)單介紹，我們就有可能對生產(chǎn)廠(chǎng)與用戶(hù)之間的“公案”作出一些判斷:可以說(shuō)在這種情況下生產(chǎn)廠(chǎng)的儀表是沒(méi)有問(wèn)題的，它是按照企業(yè)標準或國家標準生產(chǎn)并檢驗合格的，問(wèn)題出在使用上。流量?jì)x表的生產(chǎn)廠(chǎng)一般都是用空氣或水在常溫下檢定流量?jì)x表的，流量標準裝置按照JJG164-1986或JJG165-1975檢定規程的要求，由穩定壓源流產(chǎn)生定常流，然后在保證儀表前后直管段長(cháng)度的情況下檢定儀表。順便說(shuō)明一下為什么要保證儀表前后有一定長(cháng)度的直管段。這就是要保證流體到達被檢儀表時(shí)管道截面上的速度分布按照層流流動(dòng)或充分發(fā)展的紊流流動(dòng)分布，對應一個(gè)流量是一種分布，這樣在儀表上反映就是一個(gè)量值。再回到前面，如果用戶(hù)買(mǎi)了生產(chǎn)廠(chǎng)檢定合格的儀表，安裝在不同介質(zhì)、不同溫度或不同壓力的管道上，或者安裝管道保證不了到達儀表時(shí)管道截面上的速度分布要求，那么儀表示值就會(huì )與生產(chǎn)廠(chǎng)檢定數據有差別，個(gè)別情況會(huì )差得很大，這對速度式流量?jì)x表尤為明顯。

　　主持人:
　　作為用戶(hù)，希望生產(chǎn)廠(chǎng)給一個(gè)與用戶(hù)使用的介質(zhì)一致、工作狀況一致、流態(tài)一致的檢定數據，這樣我用起來(lái)就不會(huì )有什么問(wèn)題了。

　　鄭榮根副教授:
　　是這樣的。其實(shí)生產(chǎn)廠(chǎng)也希望這樣，不希望扯皮，不希望吃冤枉官司，所以他們也在努力。比如，規定流量?jì)x表使用時(shí)介質(zhì)必須一致；規定速度式流量?jì)x表在安裝時(shí)必須在儀表前有不少于10倍管道直徑的直管段，在儀表后有不少于5倍管道直徑的直管段。但是由于現場(chǎng)的千變萬(wàn)化，被測介質(zhì)及工況的千差萬(wàn)別，生產(chǎn)廠(chǎng)及各地計量部門(mén)雖然能夠解決用戶(hù)流量測量中的部分問(wèn)題，但肯定解決不了所有的問(wèn)題。

　　那么有沒(méi)有解決流量計量中準確一致問(wèn)題的辦法呢？我認為其中一個(gè)有效的方法就是劉主任談到的現場(chǎng)校準方法。這就是說(shuō)如果我們有可能讓標準器與被檢儀表串聯(lián)在一個(gè)管道中，那么校準與使用介質(zhì)、介質(zhì)的物理性質(zhì)和工作狀態(tài)的一致性問(wèn)題就基本解決了(注:這僅對單相流而言，對多相流則另當別論)，只要保證對應于一個(gè)流量和到達儀表時(shí)的流體速度分布一致，這樣流量計校準與使用一致性的誤差就有可能減小到可以接受的程度。

　　主持人:
　　通過(guò)鄭教授的介紹，我們可以這樣理解，不管是生產(chǎn)流量計的企業(yè)，還是計量技術(shù)機構，只要是在實(shí)驗室里檢定合格，或經(jīng)過(guò)校準的流量計，由于使用的介質(zhì)、檢定(校準)的條件和環(huán)境與使用時(shí)的不同，因此都會(huì )出現不同程度的偏差，而這個(gè)偏差是可以通過(guò)現場(chǎng)校準來(lái)修正的。如果是這樣，如何實(shí)現現場(chǎng)校準呢？

　　鄭榮根副教授:
　　說(shuō)到現場(chǎng)校準，首先是標準器的選擇。由于現場(chǎng)校準是動(dòng)態(tài)的(因為通常使用的流量標準裝置校準是靜態(tài)的，所以不能用于現場(chǎng)校準，例如靜態(tài)容積法或質(zhì)量法水流量標準裝置)，又由于一些龐大的裝置無(wú)法用于現場(chǎng)校準(例如動(dòng)態(tài)質(zhì)量法水流量標準裝置)，我個(gè)人覺(jué)得可以根據準確度的要求選用標準表或體積管流量標準裝置。目前由于加工技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，我國制造的標準表的準確度可以達到0.1級。如果被檢表的準確度要求不超過(guò)0.5級，則完全可以用于標準表進(jìn)行現場(chǎng)校驗，這樣的校準方法成本比較低，操作方便。但如果被檢表的準確度要求超過(guò)0.5級，要求達到0.3級(如加油機)或更高，則用0.2級的標準表校準從理論上講不合適，按誤差理論校準結果的置信概率較低，此時(shí)就要求使用更高準確度的標準器。從目前的國內外流量標準器的現狀看，比較適合現場(chǎng)校準的裝置只有體積管流量標準裝置。

　　主持人:
　　另外，鄭教授剛才提到的對準確度要求較高的流量計進(jìn)行現場(chǎng)校準時(shí)比較適用的標準裝置是流量體積管，這方面目前國內的情況怎樣，我們請專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)和研發(fā)流量計的上海方龍流量校驗設備制造有限公司姜耀龍總經(jīng)理介紹一下。

　　姜耀龍總經(jīng)理:
　　很高興參加王峰總經(jīng)理主持的“校準三人行”談話(huà)節目，也很高興和鄭教授一起交流流量計量方面的技術(shù)問(wèn)題。
　　大口徑流量計工程現場(chǎng)應用范圍很普遍，現場(chǎng)檢定或校準確實(shí)是一個(gè)現實(shí)問(wèn)題，如何有效地解決，有一定難度。前面鄭教授提到的標準表法是一種行之有效的方法，但也有其問(wèn)題。車(chē)裝大口徑標準流量計一般為DN300左右，最大流量也只能在1000m3/h左右，對大于DN300或更大的表(如電磁流量計400mm、500mm、1000mm、1500mm、2000mm……)就存在問(wèn)題了，連檢定其下線(xiàn)點(diǎn)值也不行。然而作為標準表裝在車(chē)上，也是屬于離線(xiàn)表，原檢定的基準介質(zhì)工況環(huán)境與現場(chǎng)肯定不會(huì )一樣，運載中震動(dòng)和現場(chǎng)環(huán)境影響也不可避免，其標準性也是個(gè)值得商榷的問(wèn)題。

　　另外，標準表方法還有一個(gè)問(wèn)題，就是小流量點(diǎn)的校驗誤差大。因為流量?jì)x表的準確度等級是由引用誤差的大小來(lái)確定的，所謂引用誤差即儀表每一測量點(diǎn)的允許誤差與儀表測量上限之比，如果標準流量計準確度為0.2級，則其引用誤差相對值為0.2%，儀表每一點(diǎn)測量值為測量上限的0.2%，如果這臺標準流量計為DN200，測量上限為500m3/h，則每一點(diǎn)的測量誤差允許值為1m3/h。這對于100m3/h的測量點(diǎn)，測量誤差為1%，對于50m3/h的測量點(diǎn)，測量誤差為2%。換言之，流量變小則標準表在這些點(diǎn)上的相對測量誤差變大，只有在測量上限這一點(diǎn)保證相對測量誤差不超過(guò)0.2%。所以這給標準表方法的使用帶來(lái)很大的局限性。在這一點(diǎn)上，體積管的優(yōu)越性和穩定性就很突出。根據現場(chǎng)使用的條件，可以在標準管段上加多個(gè)檢測開(kāi)關(guān)或使球的運動(dòng)減慢等方法使校驗表在小流量點(diǎn)上也獲得較高的準確度。

　　我們作為專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)標準體積管流量校驗裝置的企業(yè)，在長(cháng)期為用戶(hù)提供在線(xiàn)和離線(xiàn)檢定裝備(固定式基地型和移動(dòng)式車(chē)載型體積管)的工作中，也經(jīng)常遇到大口徑流量計現場(chǎng)檢定的技術(shù)咨詢(xún)和需求信息。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計量校準技術(shù)的應用拓展，我們現生產(chǎn)一種LJG-16A型雙向車(chē)載標準體積管流量校驗裝置，其流量檢測范圍在(200～1200)m3/h左右，一般滿(mǎn)量程可檢DN300流量計，如用于檢DN400～DN1000的電磁流量計，則必須使液體流速控制在0.5m/s以下進(jìn)行檢定，完全可以滿(mǎn)足現場(chǎng)檢定。為什么車(chē)載體積管不能對大口徑(DN300以上)現場(chǎng)流量計完成檢定工作，其原因有三點(diǎn):一是受車(chē)體本身長(cháng)、寬、高的交通道路法規限制；二是現場(chǎng)介質(zhì)工作壓力不能大于2.5MPa(主要是大口徑金屬軟管壓力標準所限)；三是流體大流量、大流速(體積管球的運行速度不得大于3m/s技術(shù)標準所限)。

　　在這里我個(gè)人有個(gè)想法:對大口徑流量計的現場(chǎng)檢定能否在用體積管檢定(介質(zhì)為水)小流量數據基準上，從理論上推導出中、大流量的數據。
我認為大口徑流量計(介質(zhì)為水)用標準體積管檢定下限點(diǎn)小流量，檢定結果在準確度范圍內，實(shí)際運行證明，該臺表的中、大流量都不會(huì )超過(guò)小流量的準確度值，也就是說(shuō)，該儀表均在準確度范圍內。這樣推導行不行，我們作為檢定校準裝置的生產(chǎn)企業(yè)，很愿意同國內流量專(zhuān)家們探討流量領(lǐng)域的技術(shù)應用課題。

　　鄭榮根副教授:
　　我還想補充一點(diǎn)。標準表法盡管有其成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但由于標準表本身是由流量標準裝置校驗的，因此如果使用于校準介質(zhì)不同、介質(zhì)的物理特性不同、工作狀態(tài)也不同的場(chǎng)合，則標準表示值需要修正。至于如何修正，有什么規律，我們進(jìn)行過(guò)一些研究但很少(這需要大量的投入)，所以此時(shí)運用標準表方法并不很適合。相對于標準表，體積管就沒(méi)有這個(gè)問(wèn)題。因為體積管計量是兩個(gè)檢測開(kāi)關(guān)之間由檢測器排出的流體體積，這個(gè)體積不受流體介質(zhì)的密度、速度、成分的影響。

　　流量計量是一個(gè)相當復雜的問(wèn)題，還有更大的一片天地是兩相或多相流量計，在這方面可以說(shuō)很少有成功的儀表，其基本原因就是組分及其狀態(tài)的復雜性。所以現實(shí)生產(chǎn)中的多相流多采用分相計量法，如油田里的油氣水計量，一般就是用三相分離器將油氣水三相分離分別計量。還有一種方法就是讓管道中的流速加大使兩相或多相完全充分均勻地混合，把它當作單相計量，比如蒸汽流量計就要求蒸汽溫度非常高，這樣水和空氣完全充分均勻混合；如果泥漿中泥土顆粒的直徑不超過(guò)0.1mm，則在紊流情況下也可以將它作為單相流計量。

　　總之，流量計量方面還有很多很多的問(wèn)題有待我們年輕有為的有識之士、有志之士去解決，以便創(chuàng )造出更多的計量方法、更多的儀器儀表為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

　　上面我談的一些看法，肯定是不全面的，也可能存在片面之處，請各位專(zhuān)家及經(jīng)驗豐富的工程技術(shù)人員批評指正。拋磚引玉，引起大家對流量計量的關(guān)心，是我的心愿。

　　主持人:
　　兩位嘉賓就流量計現場(chǎng)校準談了各自的意見(jiàn)。流量計的現場(chǎng)校準是一個(gè)非常復雜的技術(shù)問(wèn)題，正如嘉賓們所說(shuō)的還有很多很多的問(wèn)題有待我們去解決。除了技術(shù)問(wèn)題以外，流量計的校準還涉及到法制計量，我們希望大家都來(lái)參與討論，為我國的計量事業(yè)獻計獻策。
本期的“校準三人行”到此結束，謝謝二位嘉賓，謝謝各位讀者。