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HJ 15-2019 超聲波明渠污水流量計(jì)技術(shù)要求及檢測方法

[2022-04-28 10:32:41]

1 適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了超聲波明渠污水流量計(jì)的技術(shù)要求、性能指標(biāo)和檢測方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于超聲波明渠污水流量計(jì)的生產(chǎn)設(shè)計(jì)、應(yīng)用選型和性能檢測。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于采用符合JJG 711要求的標(biāo)準(zhǔn)量水堰槽進(jìn)行流量測量的超聲波明渠污水流量計(jì)（以下簡稱“流量計(jì)”）。

2 規(guī)范性引用文件

本標(biāo)準(zhǔn)引用了下列文件或其中的條款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

GB 3836. 1 爆炸性環(huán)境第 1 部分：設(shè)備通用要求

GB/T 13306 標(biāo)牌

GB/T 17214. 1 工業(yè)過程測量和控制裝置工作條件第 1 部分：氣候條件 JJG 711 明渠堰槽流量計(jì)試行檢定規(guī)程

3 術(shù)語和定義

下列術(shù)語和定義適用于本標(biāo)準(zhǔn)。

3.1

超聲波明渠污水流量計(jì) ultrasonic open channel sewage flowmeter

指采用超聲波原理測量明渠堰槽指定位置液位，并按照標(biāo)準(zhǔn)公式計(jì)算流量的儀表，不包含堰槽部分。

3.2

標(biāo)準(zhǔn)量水堰槽 weirs and flumes for flow measurement

由上下游行近段、堰體和水位觀測設(shè)施組成的用于流量計(jì)測量的裝置。

3.3

流量 flow rate

指單位時(shí)間內(nèi)通過明渠某一過水?dāng)嗝娴囊后w體積。

3.4

液位 stage

指從測量基準(zhǔn)點(diǎn)（或零點(diǎn)）高程算起，加上某一液面的距離后所得到的高程值。

3.5

液位測量誤差 error of liquid level

指流量計(jì)液位測量示值與標(biāo)準(zhǔn)直尺測量值之間的誤差。

3.6

流量測量誤差 flow rate error

流量計(jì)流量顯示值與理論流量值之間的誤差。

3.7

電壓穩(wěn)定性 voltage adaptability

儀器在不同的電壓下測量同一高度的液位，測定值與參考值之間的誤差。

4 技術(shù)要求

4.1 流量計(jì)的基本組成

流量計(jì)一般由一次儀表和二次儀表組成，如圖 1 所示：

一次儀表：發(fā)射并接收超聲波，并將接收到的超聲波信號轉(zhuǎn)換為時(shí)序電信號傳送給二次儀表。

二次儀表：通過時(shí)序電信號計(jì)算液位高度，根據(jù)液位—流量公式計(jì)算流量，顯示、存儲、

輸出測量結(jié)果。

4.2 基本要求

4.2.1 儀器的標(biāo)識應(yīng)符合 GB/T 13306 規(guī)定的要求，應(yīng)在適當(dāng)?shù)拿黠@位置固定標(biāo)牌，其上應(yīng)

有如下標(biāo)識：

a）制造廠名稱、地址；

b）儀器名稱、型號規(guī)格；

c）出廠編號；

d）制造日期；

e）測量范圍；

f）工作條件。

4.2.2 流量計(jì)的表面涂層應(yīng)噴涂均勻，不得有剝皮、生銹或劃痕，具有防腐功能。探頭應(yīng)

密封完好。聯(lián)接部分應(yīng)緊固可靠。調(diào)節(jié)時(shí)使用的電位器、螺釘在裝配完畢后，應(yīng)點(diǎn)上清漆。流量計(jì)應(yīng)具有防腐蝕功能。

4.2.3 流量計(jì)應(yīng)用于有防爆要求的環(huán)境中時(shí)，應(yīng)符合 GB 3836. 1 中有關(guān)防爆技術(shù)要求，取

得相應(yīng)的防爆合格認(rèn)證。

4.2.4 流量計(jì)的絕緣強(qiáng)度應(yīng)滿足在電源進(jìn)線與機(jī)殼之間應(yīng)能承受 50 Hz ，1500 V 交流有效

值連續(xù) 1 min 電壓試驗(yàn)，無飛弧和擊穿現(xiàn)象。電源進(jìn)線與機(jī)殼之間絕緣電阻應(yīng)≥20 MΩ。

4.3 功能要求

4.3.1 流量計(jì)應(yīng)具有顯示及打印瞬時(shí)液位、瞬時(shí)流量、累積流量及該累積流量的計(jì)量總時(shí)

間（min 或 h）的功能。流量計(jì)應(yīng)具有數(shù)據(jù)記憶、貯存功能，在其停機(jī)狀態(tài)下保持已有數(shù)據(jù) 的最短時(shí)間應(yīng)不小于 1 年。

4.3.2 流量計(jì)應(yīng)具有自動鎖定流量計(jì)算參數(shù)和存儲數(shù)據(jù)功能，防止人為更改儀器流量計(jì)算

參數(shù)和已有累積流量、累積計(jì)量時(shí)間等內(nèi)存數(shù)據(jù)。

4.3.3 流量計(jì)變更堰槽、校準(zhǔn)液位、校準(zhǔn)時(shí)間等關(guān)鍵參數(shù)的修改要在儀器的運(yùn)行日志里做

相應(yīng)的記錄，應(yīng)至少保存 1 年的記錄。

4.3.4 流量計(jì)應(yīng)具有數(shù)字量輸出接口或模擬量輸出接口。

4.3.5 量水堰槽的有關(guān)要求參照 JJG 711 執(zhí)行，量水堰槽流量計(jì)算公式中的參數(shù)可通過明

渠流量標(biāo)準(zhǔn)檢定裝置檢定給出。

4.4 環(huán)境適應(yīng)性要求

4.4.1 流量計(jì)一次儀表應(yīng)符合 GB/T 17214. 1 中戶外場所（D1 級）的要求。

4.4.2 流量計(jì)二次儀表應(yīng)符合 GB/T 17214. 1 中掩蔽場所（C1 級）的要求。

4.4.3 流量計(jì)應(yīng)在被測介質(zhì)表面無泡沫或無其他漂浮物質(zhì)存在的條件下工作。

5 性能指標(biāo)要求

流量計(jì)在嚴(yán)格按照規(guī)范安裝并符合 JJG 711 要求的量水堰槽的前提下，應(yīng)滿足表 1 規(guī)定的性能指標(biāo)。

表 1 流量計(jì)性能指標(biāo)

性能指標(biāo)	技術(shù)要求	檢測方法
液位測量誤差	≤3 mm	6.3. 1
流量測量誤差	≤2 %	6.3.2
液位精密度	≤0.5 %	6.3.3
流量精密度	≤0.5 %	6.3.4
期間漂移	≤1 %	6.3.5
電壓穩(wěn)定性	≤1 %	6.3.6

性能指標(biāo)	技術(shù)要求	檢測方法
液位比對誤差	≤4 mm	6.3.7
流量比對誤差	≤5 %	6.3.8
計(jì)時(shí)誤差	≤0.5 ‰	6.3.9
最小維護(hù)周期	≥168 h	6.3. 10

6 性能指標(biāo)檢測

6.1 檢測用設(shè)備

6.1.1 流量計(jì)實(shí)驗(yàn)室檢測裝置：由高度卡尺（測量范圍0～1000 mm ，最小刻度值小于0.5

mm ，不確定度小于0.5 mm）、反射板（平面度不超過0. 1 mm ，帶指針，能指示反射板的高度位置）和一次儀表組成，如圖2所示。

6.1.2 明渠流量比對裝置：可采用液位計(jì)（液位測量精度≤1 mm）加標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)算公式的

方式進(jìn)行現(xiàn)場比對。

6.1.3 秒表。

6.2 檢測條件

環(huán)境溫度： 5℃～40℃；

相對濕度： 65%±20%；

電源電壓：交流電壓，220 V±22 V；

電源頻率： 50 Hz±0.5 Hz。

6.3 檢測方法

6.3.1 液位測量誤差

利用流量計(jì)實(shí)驗(yàn)室檢測裝置，將流量計(jì)一次儀表固定在高度卡尺上方的支架上，將反射板移動至高度卡尺 0 mm 處，流量計(jì)液位歸零。依次移動反射板在高度卡尺最大刻度（1000

mm ）的 20% ，50% ，80%處分別停留 1 次，再依次反向移動反射板在高度卡尺 80% ，50%，

20%處分別停留 1 次。記錄各流量計(jì)液位示值 Hi ，計(jì)算液位示值和高度卡尺刻度值 Hi 的差值絕對值的最大值作為液位測量誤差，按公式（ 1）計(jì)算。

Hi Hi … … … … … … … … … … … … … … … （ 1）

式中： ——液位測量誤差，mm；

Hi ——第 i 次停留處的流量計(jì)液位示值，mm；

Hi ——第 i 次停留處的高度卡尺示值，mm；

i——測定順序號，i=1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6。

6.3.2 流量測量誤差

利用流量計(jì)實(shí)驗(yàn)室檢測裝置，將流量計(jì)一次儀表固定在高度卡尺上方的支架上，按如下步驟檢驗(yàn)流量測量誤差：

a）設(shè)置流量計(jì)堰槽為 90°三角堰（p/B 取 0.2）；

b）把高度卡尺調(diào)到零點(diǎn)，校正流量計(jì)液位零點(diǎn)；

c ）把高度卡尺依次調(diào)到堰槽允許的最大液位高度的 20% 、50% 、80%處，待流量計(jì)示值穩(wěn)定后，分別記錄流量顯示值；

d）設(shè)置流量計(jì)堰槽為矩形缺口薄壁堰（堰寬 0.5 m ，渠寬取 1.0 m，p 取 0.25 m），設(shè)置完成后重復(fù)b 、c 步驟，記錄流量顯示值；

e）設(shè)置流量計(jì)堰槽為 4 號巴歇爾槽，重復(fù)b 、c 步驟，記錄流量顯示值。

計(jì)算流量顯示值與流量理論值的最大差值相對于量程值的百分率作為流量測量誤差，按公式（2）計(jì)算。

Qn Qni Qns max 100% … … … … … … … … … … … … （2）

式中： Qn ——第 n 種堰槽的流量測量誤差，%；

Qni ——第 n 種堰槽不同液位高度流量顯示值，m3/h；

Qns ——第 n 種堰槽不同液位高度的流量理論值，m3/h。

6.3.3 液位精密度

利用流量計(jì)實(shí)驗(yàn)室檢測裝置，將流量計(jì)一次儀表固定在高度卡尺上方的支架上，將反射板移動至高度卡尺 0 mm 處，流量計(jì)液位歸零。將反射板移動至高度卡尺最大刻度（ 1000 mm）的 80%處，液位示值穩(wěn)定后記錄流量計(jì)液位示值，然后把反射板移動至高度卡尺零刻度，再次移動至高度卡尺最大刻度（1000 mm ）的 80%處，穩(wěn)定后記錄流量計(jì)液位示值，如此重復(fù)

測量 6 次。計(jì)算 6 次液位測定值相對標(biāo)準(zhǔn)偏差作為液位精密度，按公式（3）計(jì)算。

式中： SH ——液位精密度，%；

Hi ——第 i 次液位測定值，mm；

H —— n 次液位測定值的平均值，mm；

n ——測定次數(shù)， n =6；

i——測定順序號，i=1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6。

6.3.4 流量精密度

利用流量計(jì)實(shí)驗(yàn)室檢測裝置，按如下步驟檢驗(yàn)流量精密度：

a）把流量計(jì)堰槽類型設(shè)置為 4 號巴歇爾槽；

b）把高度卡尺調(diào)到零點(diǎn)，校正流量計(jì)液位零點(diǎn)；

c ）把高度卡尺調(diào)到 400 mm 處，等流量計(jì)示值穩(wěn)定后，記錄流量顯示值，再把高度卡尺調(diào)到零點(diǎn)；

d）按上述步驟 c 重復(fù)測定 6 次，記錄流量顯示值。

計(jì)算 6 次測定值相對標(biāo)準(zhǔn)偏差作為流量精密度，按公式（4）計(jì)算。

式中： SQ ——流量精密度，%；

Qi ——第 i 次流量測定值，m3/h；

Q —— n 次測定值的平均值，m3/h；

n ——測定次數(shù)， n =6；

i——測定順序號，i =1 ，2 ，3 ，4 ，5 ，6。

6.3.5 期間漂移

將流量計(jì)堰槽設(shè)置為 4 號巴歇爾槽，將一次儀表固定在一定高度，液位校準(zhǔn)至 400 mm，穩(wěn)定 10 min 后，記錄流量初始顯示值，流量計(jì)通電持續(xù)運(yùn)行，期間不允許進(jìn)行任何維護(hù)、校準(zhǔn)，168 h 后記錄流量最終顯示值，最終顯示值與初始顯示值的相對偏差絕對值作為期間

漂移，按公式（5）計(jì)算。

式中： Q ——期間漂移，%；

Q a ——流量初始顯示值，m3/h；

Qb ——流量最終顯示值，m3/h。

6.3.6 電壓穩(wěn)定性

將流量計(jì)堰槽設(shè)置為 4 號巴歇爾槽，將一次儀表固定在一定高度，液位校準(zhǔn)至 400 mm，將輸入電壓調(diào)為 220 V ，記錄流量顯示值作為初始值；調(diào)節(jié)流量計(jì)電源電壓至 242 V ，顯示穩(wěn)定后記錄流量顯示值；調(diào)節(jié)流量計(jì)電源電壓至 198 V ，顯示穩(wěn)定后記錄流量顯示值；按照下列公式計(jì)算電壓變化引起的相對誤差，取兩個(gè)電壓下相對誤差的較大值作為流量計(jì)電壓穩(wěn)

定性的判定值，按公式（6）計(jì)算。

QV Qi QS max 100% … … … … … … … … … … … … … （6）

式中： ΔQV —— 電壓穩(wěn)定性誤差，%；

Qs ——220 V 時(shí)流量顯示值，m3/h；

Qi ——242 V 和 198 V 時(shí)流量顯示值，m3/h。

6.3.7 液位比對誤差

分別用明渠流量比對裝置和被測流量計(jì)測量同一水位觀測斷面處的液位值，進(jìn)行現(xiàn)場比對檢測，每分鐘讀取 6 次數(shù)據(jù)，連續(xù)讀取 30 min，分別計(jì)算明渠流量比對裝置和被測流量計(jì) 的液位均值，按公式（7）計(jì)算。

Hi Hx Hs … … … … … … … … … … … … … … … （7）

式中： Hi ——液位比對誤差，mm；

Hx ——被測流量計(jì)測量液位值均值，mm；

Hs —— 明渠流量比對裝置測量液位值均值，mm；

6.3.8 流量比對誤差

分別用明渠流量比對裝置和被測流量計(jì)測量同一水位觀測斷面處的瞬時(shí)流量，進(jìn)行現(xiàn)場比對檢測，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，開始計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí) 30 min（或累計(jì)流量大于 100 m3），分別讀取明渠流量比對裝置在該時(shí)段內(nèi)的累積流量和被測流量計(jì)在該時(shí)段內(nèi)的累積流量，按公式（8）計(jì)算。

Q Qi QS max 100% … … … … … … … … … … … … … （ 8）

式中： ΔQ ——流量比對誤差，%；

Qs —— 明渠流量比對裝置累計(jì)流量顯示值，m3；

Qi ——被測流量計(jì)累計(jì)流量顯示值，m3。

6.3.9 計(jì)時(shí)誤差

在流量計(jì)正常工作條件下，讀取并記錄流量計(jì)的顯示時(shí)間 T0 作為起始時(shí)間，同時(shí)啟動秒表開始計(jì)時(shí)，當(dāng)流量計(jì)連續(xù)運(yùn)行 48 h 后，分別讀取和記錄流量計(jì)顯示時(shí)間 T1 及秒表顯示時(shí)間 T2 ，按公式（9）計(jì)算計(jì)時(shí)誤差。

T 1 0 2 1000‰ … … … … … … .. … … … … … （9）

式中： ΔT ——計(jì)時(shí)誤差，‰；

T0 ——流量計(jì)起始顯示時(shí)間；

T1 ——計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)流量計(jì)顯示時(shí)間；

T2 ——計(jì)時(shí)結(jié)束時(shí)秒表顯示時(shí)間。

6.3.10 最小維護(hù)周期

在流量計(jì)測試的 168 h 內(nèi)，不能對流量計(jì)進(jìn)行任何維護(hù)，流量計(jì)不能出現(xiàn)影響流量運(yùn)行和測量的任何故障，如出現(xiàn)故障則該項(xiàng)檢驗(yàn)不合格。

7 隨機(jī)資料

儀器的說明書等隨機(jī)資料應(yīng)至少包括以下內(nèi)容：儀器原理、儀器構(gòu)造圖、現(xiàn)場安裝條件及方法、儀器操作方法、部件標(biāo)識及注意事項(xiàng)、儀器校準(zhǔn)及使用方法、常見故障處理、日常維護(hù)說明等。

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