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(yàn)設(shè)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(jì)(流量?jī)x表)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)一直是一個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題，在今年《中國(guó)計(jì)量》第10期的“校準(zhǔn)三人行”中，中石化廣州分公司計(jì)量室劉忠副主任也談到了大口徑水表現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的難度和問(wèn)題。這一期的“校準(zhǔn)三人行”我們就請(qǐng)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(yàn)設(shè)備制造有限公司姜耀龍總經(jīng)理來(lái)談?wù)劥罂趶搅髁坑?jì)以及現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的問(wèn)題。
　　鄭教授，您對(duì)流量計(jì)量有較深的研究，請(qǐng)您談?wù)劥罂趶搅髁坑?jì)及其現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。

　　鄭榮根副教授:
　　首先我覺得劉主任提出的問(wèn)題是目前流量計(jì)量中存在的一個(gè)很重要、很有現(xiàn)實(shí)意義的問(wèn)題。我們常常碰到這樣的事:生產(chǎn)廠生產(chǎn)的流量計(jì)檢定合格后賣給用戶，用戶卻無(wú)法正常使用，于是用戶找生產(chǎn)廠，說(shuō)儀表不好，生產(chǎn)廠聽了用戶的抱怨說(shuō)，那行，我對(duì)自己的產(chǎn)品負(fù)責(zé)，你說(shuō)我不好，你把流量計(jì)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)廠拿到用戶退回的儀表仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)完全是一個(gè)合格品，沒有任何問(wèn)題，于是又發(fā)給用戶，用戶用上去還是不行，于是生產(chǎn)廠和用戶相互抱怨、扯皮……問(wèn)題到底在哪里，責(zé)任到底在誰(shuí)呢？這要具體分析，但首先要從流量測(cè)量的基本特點(diǎn)說(shuō)起。

　　流量測(cè)量與其他物理量測(cè)量的差別，也就是流量測(cè)量與其他物理量測(cè)量相比，最為困難的地方就是測(cè)量對(duì)象的復(fù)雜性。測(cè)量對(duì)象的復(fù)雜性包括組分的復(fù)雜性。從相的角度來(lái)說(shuō)有單獨(dú)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(fù)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(duì)流量測(cè)量有很大的影響。此外流量測(cè)量的對(duì)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(duì)流量測(cè)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(zhǔn)(或檢定)的結(jié)果與使用才會(huì)準(zhǔn)確一致。當(dāng)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(duì)生產(chǎn)廠與用戶之間的“公案”作出一些判斷:可以說(shuō)在這種情況下生產(chǎn)廠的儀表是沒有問(wèn)題的，它是按照企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)并檢驗(yàn)合格的，問(wèn)題出在使用上。流量?jī)x表的生產(chǎn)廠一般都是用空氣或水在常溫下檢定流量?jī)x表的，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置按照J(rèn)JG164-1986或JJG165-1975檢定規(guī)程的要求，由穩(wěn)定壓源流產(chǎn)生定常流，然后在保證儀表前后直管段長(zhǎng)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(zhǎng)度的直管段。這就是要保證流體到達(dá)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(duì)應(yīng)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，如果用戶買了生產(chǎn)廠檢定合格的儀表，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(dá)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)廠檢定數(shù)據(jù)有差別，個(gè)別情況會(huì)差得很大，這對(duì)速度式流量?jī)x表尤為明顯。

　　主持人:
　　作為用戶，希望生產(chǎn)廠給一個(gè)與用戶使用的介質(zhì)一致、工作狀況一致、流態(tài)一致的檢定數(shù)據(jù)，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(guī)定流量?jī)x表使用時(shí)介質(zhì)必須一致；規(guī)定速度式流量?jī)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(xiàn)場(chǎng)的千變?nèi)f化，被測(cè)介質(zhì)及工況的千差萬(wàn)別，生產(chǎn)廠及各地計(jì)量部門雖然能夠解決用戶流量測(cè)量中的部分問(wèn)題，但肯定解決不了所有的問(wèn)題。

　　那么有沒有解決流量計(jì)量中準(zhǔn)確一致問(wèn)題的辦法呢？我認(rèn)為其中一個(gè)有效的方法就是劉主任談到的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法。這就是說(shuō)如果我們有可能讓標(biāo)準(zhǔn)器與被檢儀表串聯(lián)在一個(gè)管道中，那么校準(zhǔn)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(duì)單相流而言，對(duì)多相流則另當(dāng)別論)，只要保證對(duì)應(yīng)于一個(gè)流量和到達(dá)儀表時(shí)的流體速度分布一致，這樣流量計(jì)校準(zhǔn)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(jì)的企業(yè)，還是計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)，只要是在實(shí)驗(yàn)室里檢定合格，或經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的流量計(jì)，由于使用的介質(zhì)、檢定(校準(zhǔn))的條件和環(huán)境與使用時(shí)的不同，因此都會(huì)出現(xiàn)不同程度的偏差，而這個(gè)偏差是可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)來(lái)修正的。如果是這樣，如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)呢？

　　鄭榮根副教授:
　　說(shuō)到現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，首先是標(biāo)準(zhǔn)器的選擇。由于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)是動(dòng)態(tài)的(因?yàn)橥ǔＪ褂玫牧髁繕?biāo)準(zhǔn)裝置校準(zhǔn)是靜態(tài)的，所以不能用于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，例如靜態(tài)容積法或質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置)，又由于一些龐大的裝置無(wú)法用于現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)(例如動(dòng)態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置)，我個(gè)人覺得可以根據(jù)準(zhǔn)確度的要求選用標(biāo)準(zhǔn)表或體積管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。目前由于加工技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)制造的標(biāo)準(zhǔn)表的準(zhǔn)確度可以達(dá)到0.1級(jí)。如果被檢表的準(zhǔn)確度要求不超過(guò)0.5級(jí)，則完全可以用于標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)，這樣的校準(zhǔn)方法成本比較低，操作方便。但如果被檢表的準(zhǔn)確度要求超過(guò)0.5級(jí)，要求達(dá)到0.3級(jí)(如加油機(jī))或更高，則用0.2級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)表校準(zhǔn)從理論上講不合適，按誤差理論校準(zhǔn)結(jié)果的置信概率較低，此時(shí)就要求使用更高準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)器。從目前的國(guó)內(nèi)外流量標(biāo)準(zhǔn)器的現(xiàn)狀看，比較適合現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)的裝置只有體積管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。

　　主持人:
　　另外，鄭教授剛才提到的對(duì)準(zhǔn)確度要求較高的流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)比較適用的標(biāo)準(zhǔn)裝置是流量體積管，這方面目前國(guó)內(nèi)的情況怎樣，我們請(qǐng)專門生產(chǎn)和研發(fā)流量計(jì)的上海方龍流量校驗(yàn)設(shè)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(zhǔn)三人行”談話節(jié)目，也很高興和鄭教授一起交流流量計(jì)量方面的技術(shù)問(wèn)題。
　　大口徑流量計(jì)工程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用范圍很普遍，現(xiàn)場(chǎng)檢定或校準(zhǔn)確實(shí)是一個(gè)現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)表法是一種行之有效的方法，但也有其問(wèn)題。車裝大口徑標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)一般為DN300左右，最大流量也只能在1000m3/h左右，對(duì)大于DN300或更大的表(如電磁流量計(jì)400mm、500mm、1000mm、1500mm、2000mm……)就存在問(wèn)題了，連檢定其下線點(diǎn)值也不行。然而作為標(biāo)準(zhǔn)表裝在車上，也是屬于離線表，原檢定的基準(zhǔn)介質(zhì)工況環(huán)境與現(xiàn)場(chǎng)肯定不會(huì)一樣，運(yùn)載中震動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響也不可避免，其標(biāo)準(zhǔn)性也是個(gè)值得商榷的問(wèn)題。

　　另外，標(biāo)準(zhǔn)表方法還有一個(gè)問(wèn)題，就是小流量點(diǎn)的校驗(yàn)誤差大。因?yàn)榱髁績(jī)x表的準(zhǔn)確度等級(jí)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(cè)量點(diǎn)的允許誤差與儀表測(cè)量上限之比，如果標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)準(zhǔn)確度為0.2級(jí)，則其引用誤差相對(duì)值為0.2%，儀表每一點(diǎn)測(cè)量值為測(cè)量上限的0.2%，如果這臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)為DN200，測(cè)量上限為500m3/h，則每一點(diǎn)的測(cè)量誤差允許值為1m3/h。這對(duì)于100m3/h的測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量誤差為1%，對(duì)于50m3/h的測(cè)量點(diǎn)，測(cè)量誤差為2%。換言之，流量變小則標(biāo)準(zhǔn)表在這些點(diǎn)上的相對(duì)測(cè)量誤差變大，只有在測(cè)量上限這一點(diǎn)保證相對(duì)測(cè)量誤差不超過(guò)0.2%。所以這給標(biāo)準(zhǔn)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(wěn)定性就很突出。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用的條件，可以在標(biāo)準(zhǔn)管段上加多個(gè)檢測(cè)開關(guān)或使球的運(yùn)動(dòng)減慢等方法使校驗(yàn)表在小流量點(diǎn)上也獲得較高的準(zhǔn)確度。

　　我們作為專業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)體積管流量校驗(yàn)裝置的企業(yè)，在長(zhǎng)期為用戶提供在線和離線檢定裝備(固定式基地型和移動(dòng)式車載型體積管)的工作中，也經(jīng)常遇到大口徑流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定的技術(shù)咨詢和需求信息。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)的應(yīng)用拓展，我們現(xiàn)生產(chǎn)一種LJG-16A型雙向車載標(biāo)準(zhǔn)體積管流量校驗(yàn)裝置，其流量檢測(cè)范圍在(200～1200)m3/h左右，一般滿量程可檢DN300流量計(jì)，如用于檢DN400～DN1000的電磁流量計(jì)，則必須使液體流速控制在0.5m/s以下進(jìn)行檢定，完全可以滿足現(xiàn)場(chǎng)檢定。為什么車載體積管不能對(duì)大口徑(DN300以上)現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)完成檢定工作，其原因有三點(diǎn):一是受車體本身長(zhǎng)、寬、高的交通道路法規(guī)限制；二是現(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)所限)；三是流體大流量、大流速(體積管球的運(yùn)行速度不得大于3m/s技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)所限)。

　　在這里我個(gè)人有個(gè)想法:對(duì)大口徑流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)檢定能否在用體積管檢定(介質(zhì)為水)小流量數(shù)據(jù)基準(zhǔn)上，從理論上推導(dǎo)出中、大流量的數(shù)據(jù)。
我認(rèn)為大口徑流量計(jì)(介質(zhì)為水)用標(biāo)準(zhǔn)體積管檢定下限點(diǎn)小流量，檢定結(jié)果在準(zhǔn)確度范圍內(nèi)，實(shí)際運(yùn)行證明，該臺(tái)表的中、大流量都不會(huì)超過(guò)小流量的準(zhǔn)確度值，也就是說(shuō)，該儀表均在準(zhǔn)確度范圍內(nèi)。這樣推導(dǎo)行不行，我們作為檢定校準(zhǔn)裝置的生產(chǎn)企業(yè)，很愿意同國(guó)內(nèi)流量專家們探討流量領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用課題。

　　鄭榮根副教授:
　　我還想補(bǔ)充一點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)表法盡管有其成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，但由于標(biāo)準(zhǔn)表本身是由流量標(biāo)準(zhǔn)裝置校驗(yàn)的，因此如果使用于校準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)表示值需要修正。至于如何修正，有什么規(guī)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(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)表方法并不很適合。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)表，體積管就沒有這個(gè)問(wèn)題。因?yàn)轶w積管計(jì)量是兩個(gè)檢測(cè)開關(guān)之間由檢測(cè)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(jì)量是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的問(wèn)題，還有更大的一片天地是兩相或多相流量計(jì)，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(fù)雜性。所以現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的多相流多采用分相計(jì)量法，如油田里的油氣水計(jì)量，一般就是用三相分離器將油氣水三相分離分別計(jì)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(dāng)作單相計(jì)量，比如蒸汽流量計(jì)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(jì)量。

　　總之，流量計(jì)量方面還有很多很多的問(wèn)題有待我們年輕有為的有識(shí)之士、有志之士去解決，以便創(chuàng)造出更多的計(jì)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(qǐng)各位專家及經(jīng)驗(yàn)豐富的工程技術(shù)人員批評(píng)指正。拋磚引玉，引起大家對(duì)流量計(jì)量的關(guān)心，是我的心愿。

　　主持人:
　　兩位嘉賓就流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)談了各自的意見。流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)是一個(gè)非常復(fù)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?nèi)ソ鉀Q。除了技術(shù)問(wèn)題以外，流量計(jì)的校準(zhǔn)還涉及到法制計(jì)量，我們希望大家都來(lái)參與討論，為我國(guó)的計(jì)量事業(yè)獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。
本期的“校準(zhǔn)三人行”到此結(jié)束，謝謝二位嘉賓，謝謝各位讀者。