流量计是常用的能源计量仪表,其品种及工作原理多样,技术机构在检定 / 校准流量计时,得到的示值误差结果往往达不到流量计合格标准。在非计量纠纷场合,一般可以通过示值误差调整 [ 调整变量可以是误差值、修正值、修正系数(修正因子或特征系数)、仪表系数(大系数等) ] 使其达到合格范围之内,从而不影响正常使用。
1 调整的前提
( 1 )非计量纠纷流量计,且需征得客户同意;( 2 )流量计自身具有线性 / 非线性修正、调整功能;( 3 )流量计调整模块允许访问或已取得相应权限。
2 调整方法
2.1 单调整变量单点修正法
通过设置单一的调整变量,使得某点调整后的示值误差落在合格范围之内。
2.1.1 误差值法:单调整变量为 “ 误差值 ” ,未修正结果与新误差值相减得到已修正结果,即:
XN=Xy-CN ,其中 XN 为已修正结果; Xy 为未修正结果; CN 为新设置误差值。
CN=Cy+δ ,其中 Cy 为原设置误差值; δ 为原示值误差。
2.1.2 修正值法:单调整变量为 “ 修正值 ” ,未修正结果与新修正值相加得到已修正结果,即:
XN=Xy+CN ,其中 CN 为新修正值。
CN=Cy-δ ,其中 Cy 为原修正值; δ 为原示值误差。
2.1.3 修正系数(修正因子或特征系数)法:单调整变量为 “ 修正系数 ” ,未修正结果与新修正系数相乘得到已修正结果,即:
XN=Xy·CN ,其中 CN 为新修正系数。
CN= ( 1-δ ) ·Cy ,其中 Cy 为原修正系数。
2.1.4 仪表系数( K 系数)修正法:对于带脉冲输出的流量计,可以使用仪表系数直接进行示值误差修正。此时单调整变量为 “ 仪表系数 ” ,原仪表系数与新修正系数之比与未修正结果相乘得到已修正结果。这种修正方法改变流量计的固有特性参数,一般只能由实施计量检定 / 校准的授权技术机构进行,请慎用。
已修正结果计算公式: XN=Xy·Ky/KN ,其中 KN 为新仪表系数, Ky 为原仪表系数。
新仪表系数 KN= ( 1+δ ) ·Ky 。
2.2 单调整变量多点修正法
通过设置单一调整变量,使得调整后若干点的示值误差均落在合格范围之内。这里的单一调整变量可以是误差值、修正值、修正系数或仪表系数。
2.2.1 判断是否可以调整:已知流量计的最大允许误差为 △ ,各流量点示值误差 δ1 、 δ2 、 δ3…δM 中的最大值 δ 大、最小值 δ 小,若( δ 大 -δ 小) ≤2△ ,则可以调整到合格范围内;否则不能。
例如某流量计最大允许误差绝对值 △=1.0% , δ 大 =+1.4% , δ 小 =-0.2% ,因( δ 大 -δ 小) =1.6%≤2×1.0% ,所以可以调整。
2.2.2 误差调整量与调整方向:
误差调整量:一般不唯一,如无特殊要求,示值误差调整后 δ 大 N 与 δ 小 N 要求数值上相等,符号相反,则调整量 T= ( δ 大 +δ 小) /2 。
误差调整方向:如果调整量为正值,则代表误差需向下调整;反之则代表需向上调整。
如上题,调整量 T= ( 1.4%-0.2% ) /2=0.6% ,且由于调整量为正值,代表应向下调整 0.6% 。
2.2.3 调整后 δ 大 N 与 δ 小 N 预测:
调整后 δ 大 N=δ 大 -T ; δ 小 N=δ 小 -T 。
如上题,调整后最大示值误差 δ 大 y=1.4%-0.6%=0.8% ;最小示值误差 δ 小 y=-0.2-0.6%=-0.8% 。
2.2.4 将调整量转化为单调整变量中的误差值、修正值、修正系数或仪表系数,从而实现调整。
2.3 多调整变量多点修正法
通过设置多个调整变量,使得调整后若干点的示值误差均落在合格范围之内。
2.3.1 k 、 b 直线方程法:当测量结果的修正值随两个影响量的变化而变化,一般应采用直线方程法。
已修正结果计算公式: XN=k·Xy+b ,其中调整变量 k 代表直线方程的斜率部分(也称线性或满度);调整变量 b 代表直线方程的截距部分(也称零点)。
打开 Excel ,创建名称为 “ 相对误差直线方程 k 、 b 值计算 ” 的表格如图 1 所示。
已知量: C3 单元格为 A 小; C4 单元格为 A 大; D3 单元格为 Xy 小; D4 单元格为 Xy 大; E3 单元格为 δN 小; E4 单元格为 δN 大; F3 单元格为 b 值; G3 单元格为 k 值。在 G3 单元格中写入公式: “=IF ( AND ( ISNUMBER ( C3 ), ISNUMBER ( C4 ), ISNUMBER ( D3 ), ISNUMBER ( D4 ), ISNUMBER ( E3 ), ISNUMBER ( E4 )),(( E4/100+1 ) *C4- ( E3/100+1 ) *C3 ) / ( D4-D3 ), "" ) ” ;在 F3 单元格中写入公式: “=IF ( AND ( ISNUMBER ( C3 ), ISNUMBER ( D3 ), ISNUMBER ( E3 ), ISNUMBER ( G3 )), E3/100*C3+C3-D3*G3 , "" ) ” ,分别输入 δN 大、 δN 小、 Xy 大、 Xy 小、 A 大、 A 小等已知值,马上得到 k 值、 b 值。
2.3.2 折线方程修正法:设某流量计的流量点分别为 A1 、 A2 、 A3…AM ,对应的示值误差分别为 δ1 、 δ2 、 δ3…δM ,将 δ1 、 δ2 、 δ3…δM 相邻两点的示值误差连接起来,则理论上 A1 、 A2 流量点间的示值误差应落在 δ1 、 δ2 范围之内; A2 、 A3 流量点间的示值误差应落在 δ2 、 δ3 范围之内;依此类推,可依此分别设置调整变量,这是常用的流量计示值误差调整方法。
2.3.3 曲线方程修正法:当测量结果的修正值随某个影响量的变化而变化,一般应进行分段曲线修正,采用最小二乘法将各数据点拟合成最佳曲线。这种方法需要严谨的数据计算,实际工作中用到得不多。
2.3.4 修正值表法:当测量结果的修正值同时随多个影响量的变化而变化时,或者当修正数据非常多且函数关系不清楚等的情况下,需制定修正值表,以便在使用时可以查看所需修正值。
3 结语
流量计的误差调整在流量计检测过程中经常遇到,本文由实践工作经验汇总而成,因篇幅所限未列举过多的例子,读者可以根据流量仪表的具体情况,迅速判断能否调整、如何调整、调整多少,这是每个流量检定员必须掌握的经验和技巧。