【国家计量标准(JJ)】 超声流量计检定规程

中华人民共和国国家计量检定规程JJG1030—2007
超声流量计
Ultrasonic Flowmeters
2007-08-21发布
2007-11-21实施
国家质量监督检验检疫总局发布JJG1030—2007
超声流量计检定规程
VerificationRegulation of
UltrasonicFlowmeters
JJG1030—2007
代替JJG198—1994
中超声流量部分
本规程经国家质量监督检验检疫总局2007年8月21日批准，并自2007年11月21日起施行。
归口单位：全国流量容量计量技术委员会主要起草单位：中国计量科学研究院国家原油大流量计量站成都天然气流量分站参加起草单位：国家水大流量计量站天津市计量监督检测科学研究院艾默生过程控制有限公司丹尼尔计量和控制部北京昌民技术有限公司
北京伟业源冠科贸有限公司
深圳市建恒工业自控系统有限公司唐山汇中仪表有限公司
本规程委托全国流量容量计量技术委员会负责解释本规程主要起草人：
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王池（中国计量科学研究院）
丘逢春（国家原油大流量计量站成都天然气流量分站）参加起草人：
苗豫生（国家水大流量计量站）陈兴（天津市计量监督检测科学研究院）王水山（艾默生过程控制有限公司丹尼尔计量和控制部）朴奇焕（北京昌民技术有限公司）史磊（北京伟业源冠科贸有限公司）肖聪（深圳市建恒工业自控系统有限公司）张力新（唐山汇中仪表有限公司）范围·
引用文献…
3术语和定义·
4概述
4.1工作原理·
4.2结构形式…
5计量性能要求·
准确度等级
5.2重复性.·
5.3流量计系数调整
双向测量流量计的要求
5.5外夹式流量计的要求·
6通用技术要求
随机文件·
铭牌和标识·
6.3外观··
保护功能.·
密封性·
7计量器具控制
检定条件·
检定项目和检定方法
检定结果的处理
7.4检定周期…·
附录A
超声流量计型式评价
附录B
现场检定特殊要求
附录C
使用中检验bzxZ.net
附录D
超声流量计的安装要求
附录E
检定证书（内页）格式
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（4）
1范围
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超声流量计检定规程
本规程适用于以时间差法为原理的封闭管道用超声流量计（以下简称流量计）的型式评价、首次检定、后续检定和使用中的检验。本规程不适用于明渠或暗渠超声流量测量仪表的检定。2引用文献
下列标准、规程所包含的条文，通过引用而构成本规程的条文。JJF1001一1998通用计量术语及定义JJF1004—2004流量计量名词术语及定义GB3836爆炸性气体环境用电气设备GB/T18604-2001用气体超声流量计测量天然气流量GB17820-1999天然气
GB50251-2003输气管道工程设计规范GB/T136091999天然气取样导则.GB/T13610一2003天然气组分分析气相色谱法GB/T17747.2一1999天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成进行计算IS017089:2004(CDMeasurementof fluidflowin closedconduits-Ultrasonicmeters for gas; meters for fiscal - and allocation measurement.ISO/TR 12765: 1997Measurement of fluid flow in closed conduits - methods usingtransit time ultrasonic flowmeters.AGA Report - 1992No.8Compressibility factors of natuiral gas and other relatedhydrocarbongases
AGA Report No.9-1998Measurement of gas by multipathf ultrasonic metersAGAReport No.10-2003Speed of sound in natural gas and other related hydrocarbongases
ANSI/APIMPMS5.8-2004Measurementof liquidhydrocarbonsbyultrasonic flowmeters using transit time technology应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3术语和定义
3.1超声流量计（ultrasonicflowmeter）利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的流量计。3.2超声换能器（ultrasonictransducer）在电信号作用下可产生声波输出，并可将声波信号转换为电信号的器件。1
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3.3接触式超声流量计（wettedultrasonicmeters）将换能器嵌人流体管道内，换能器直接与流体接触的流量计。3.4外夹式超声流量计（clamp-onultrasonicmeters）将换能器固定在流体管道外，声波传播的路径透过流体管道壁的流量计。3.5传播时间（transittime）
超声波信号在流体介质部分传播的时间。3.6声道（acousticpath)
超声波信号在成对的超声波换能器间传播的实际路径。3.7声道角（transmissionangle）声道与管道轴线之间的夹角。
3.8单声道流量计（single-pathmeter）只有一对换能器的流量计。
3.9双声道流量计（dual-pathsmeter）有两对换能器的流量计。
3.10多声道流量计（multiple-pathsmeter）有两对以上换能器的流量计。
3.11表体（meterbody）
安装超声换能器等部件，并经过特殊制造，在各方面都符合有关标准规定的管段。3.12零流量读数（zero-flowreading）介质静止状态下流量计最大流速读数。3.13脉冲系数（pulsefactor）
单位体积的流体流过流量计时流量计发出的脉冲数，通常又称K系数，用符号K表示。
3.14流动调整器（flowconditioner）能减少旋涡和改善速度分布的部件。3.15信号处理单元（signalprocessingunit）由电子元件和微处理器系统组成，是流量计的一部分。3.16分界流量q：（transitionflowrate）在最大流量和最小流量之间的流量值，它将流量范围分割成允许误差不同的两个区，即“高区”和“低区”。
3.17流量计系数（meterfactor）对流量计进行实流检定，并按结果对流量计示值进行修正的系数。其值为标准器示值与流量计示值之比。一般用符号F表示。4概述
4.1工作原理
流量计以测量声波在流动介质中传播的时间与流量的关系为原理。通常认为声波在流体中的实际传播速度是由介质静止状态下声波的传播速度（c）和流体轴向平均流速2
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（U）在声波传播方向上的分量组成。按图1所示，流和逆流传播时间与各量之间的关系是：
t dowm = tAB = (cr + Um cosg)式中：tup-
超声波在流体中逆流传播的时间；超声波在流体中顺流传播的时间；声道长度；
声波在流体中传播的速度：
流体的轴向平均流速；
一声道角。
tup = tRA=
图1通用示意图
可利用式（1）的两个公式得出流体流速的表达式：Um
也可以用相似的方法获得声波的传播速度：Ci =
(cr - Umcosg)
将测得的多个声道的流体流速U;，i=1，2，…，k；利用数学的函数关系联合起来，可得到管道平均流速的估计值，乘以过流面积A，即可得到体积流量q、，如式(4)：
其中：
式中：k-
一声道数。
q,= Au
= f(,,)
注：即便是给出了声道的数目，但了（，，）的精确形式也会因声道排列情况以及数值计算方法的不同而不同。
4.2结构形式
4.2.1构成
流量计主要由流量计表体、超声换能器及其安装部件、信号处理单元和（或）流量3
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计算机组成。对于现场接触式和外夹式流量计，安装换能器处的管道可做表体使用。接触式流量计的换能器直接与被测流体接触，外夹式流量计的换能器紧密安装在管道外壁。
4.2.2形式
4.2.2.1流量计按换能器安装方式可分为接触式和外夹式两种形式。4.2.2.2接触式流量计根据换能器的数目不同，分为单声道流量计、双声道流量计和多声道流量计。
4.2.2.3流量计的输出方式有脉冲输出、模拟量输出和数字通讯输出等。5计量性能要求
5.1准确度等级
表1为推荐的准确度等级系列，如采用非表中所列准确度等级，其最大允许误差需符合表1中对应的原则并在流量计产品说明书中及流量计铭牌上明示。流量计在q≤q≤qmax的流量范围内，其最大允许误差应符合表1的规定，在qmin≤q准确度等级
最大允许误差E
5.2重复性
流量计的重复性不得超过相应准确度等级规定的最大允许误差绝对值的1/5。5.3流量计系数调整
如在检定时改变流量计系数，则应在检定证书上标明前一次的流量计系数、本次调整后的流量计系数，以及流量计系数调整量。5.4双向测量流量计的要求
双向测量的流量计两个测量方向应分别进行检定。5.5外夹式流量计的要求
外夹式流量计应对所有换能器进行检定，并尽量在与使用管径相同的管径下进行检定。如使用管径与检定管径之比大于2或小于1/2，使用时流量计应增加一个0.5%的附加误差。
6通用技术要求
6.1随机文件
6.1.1流量计应附有使用说明书。6.1.2外夹式流量计的使用说明书中应详细说明流量计的安装方法和使用要求。4
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6.1.3流量计使用说明书中应对换能器给出工作压力范围和工作温度范围，并提供换能器安装的几何尺寸。接触式超声流量计在随机文件中应包括流量计出厂检验时几何尺寸的检验报告。
6.1.4周期检定的流量计还应有前次的检定证书及上一次检定后各次使用中检验的检验报告。
6.2铭牌和标识
6.2.1流量计应有流向标识。
6.2.2流量计应有铭牌。表体或铭牌上一般应注明：a.制造厂名；
b.产品名称及型号：
c.出厂编号；
d.制造计量器具许可证标志和编号；e.耐压等级（仅对接触式流量计)；f.标称直径或其适用管径范围；g.适用工作压力范围和工作温度范围；h.在工作条件下的最大、最小流量或流速；i.分界流量（当流量计有该指标时）；i.准确度等级；
k.防爆等级和防爆合格证编号（仅对防爆型流量计）；1.制造年月；
以及其他有关技术指标。
6.2.3每一对超声波换能器应在明显位置标有永久性的惟一性标识和安装标识。6.2.4当换能器的信号电缆与超声波换能器需一一对应时，应在明显位置标有永久性的惟一性标识和安装标识。
6.3外观
6.3.1新制造的流量计应有良好的表面处理，不得有毛刺、划痕、裂纹、锈蚀、霉斑和涂层剥落现象。密封面应平整，不得有损伤。6.3.2流量计表体的连接部分的焊接应平整光洁，不得有虚焊、脱焊等现象。6.3.3接插件必须牢固可靠，不得因振动而松动或脱落。6.3.4显示的数字应醒目、整齐，表示功能的文字符号和标志应完整、清晰、端正。6.3.5按键应手感适中，没有粘连现象。6.3.6流量计各项标识正确；读数装置上的防护玻璃应有良好的透明度，没有使读数畸变等妨碍读数的缺陷。
6.4保护功能
流量计应有对流量计系数进行保护的功能，并能记录历史修改过程，避免意外更改。流量计系数的值应与上次检定时置入的系数相同并没有进行过修改。6.5密封性
通过检定介质到最大实验压力，历时5min，流量计表体上各接口应无渗漏。5
7计量器具控制
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计量器具控制包括型式评价、首次检定、后续检定和使用中检验。附录A规定了型式评价的试验条件、项目和方法。附录B规定了现场检定的特殊要求。附录C规定了使用中检验的试验条件、项目和方法。7.1检定条件
7.1.1流量标准装置的要求
7.1.1.1流量标准装置（以下简称装置）及其配套仪表均应有有效的检定证书。7.1.1.2装置测量结果的不确定度应不大于被检流量计最大允许误差绝对值的1/3。7.1.1.3当检定用液体的蒸气压高于环境大气压力时，装置应是密闭式的。7.1.1.4需要测量流经流量计的流体温度时，可直接从流量计表体上的测温孔测温。如流量计表体上无测温孔，应根据流量计本身要求和有关规定确定温度的测量位置。如无特殊要求，对于单向测量的流量计，应将温度测量位置设在流量计下游(3～5)D处（D为管道内径）；对于双向测量的流量计，应设在距流量计至少5D处。所用温度计的测量误差对检定结果造成的影响应在流量计最大允许误差的1/5以内。7.1.1.5需要测量流经流量计的流体压力时，可直接从流量计表体上的取压孔取压。如流量计表体上无取压孔，应根据流量计本身要求确定压力的测量位置。如无特殊要求，装置应在流量计上游侧10D处安装压力计。取压孔轴线应垂直于测量管轴线，直径为(4～12)mm。所用压力计的测量误差对检定结果造成的影响应在流量计最大允许误差的1/5以内。
7.1.2检定用流体
7.1.2.1通用条件
（1）检定用流体应为单相气体或液体，充满试验管道，其流动应无旋涡。（2）检定用流体应是清洁的，无可见颗粒、纤维等物质。（3）液体流量计应使用液体作为检定介质，气体流量计应使用气体作为检定用介质，且检定介质与实际使用介质的密度、黏度等物理参数相接近。7.1.2.2检定用液体
（1）检定用液体在管道系统和流量计内任一点上的压力应高于其饱和蒸气压。对于易气化的检定用液体，在流量计的下游应有一定的背压。推荐背压为最高检定温度下检定用液体饱和蒸气压力的1.25倍。（2）在每个流量点的每次检定过程中，液体温度变化应不超过土0.5℃。（3）液体中不夹杂气体。
7.1.2.3检定用气体
（1）对工作压力在0.4MPa及以上的流量计，管道内气体的压力不低于0.1MPa并尽量使其与实际使用条件相一致。对工作压力在0.4MPa以下的流量计，管道内气体的压力不得高于0.4MPa，可在常压下进行检定。（2）无游离水或油等杂质存在，粉尘等固体物的粒径应小于5μm。（3）对准确度等级不低于1.0级的流量计，在每个流量点的每一次检定过程中，检6
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定用气体的温度变化应不超过±0.5℃，对准确度等级低于1.0级的流量计，在每个流量点的每一次检定过程中，检定用气体的温度变化应不超过土1℃。（4）检定用气体为天然气时，天然气气质应符合GB17820二类气的要求，天然气的相对密度为0.55～0.80。
（5）检定用气体为天然气时，在检定过程中，气体的组分应相对稳定。天然气取样按GB/T13609执行，天然气组成分析按GB/T13610执行。（6）在每个流量点的检定过程中，压力波动应不超过土0.5%。7.1.3检定环境条件
7.1.3.1环境温度一般为(5～45)℃；湿度一般为(35～95)%RH；大气压力一般为（86～106)kPao
7.1.3.2交流电源电压应为（220±22)V，电源频率应为（50土2.5)Hz，也可根据流量计的要求使用合适的交流或直流电源（如24V直流电源）。7.1.3.3外界磁场应小到对流量计的影响可忽略不计。7.1.3.4机械振动和噪声应小到对流量计的影响可忽略不计。7.1.3.5当以天然气等可燃性或爆炸性流体为介质进行检定的场合，所有检定装置及其辅助设备、检测场地都应满足GB50251的要求，所有设备、环境条件必须符合GB3836的相关安全防爆要求。
7.1.4安装条件
7.1.4.1流量计的安装应符合附录D的要求。7.1.4.2检定时原则上须将构成流量计的所有部件一起送检。7.1.5每次测量时间应不少于装置和被检流量计允许的最短测量时间。7.1.6当采用被检表脉冲输出进行检定时，一次检定中所记脉冲数不得少于最大允许误差绝对值倒数的10倍。
7.1.7用于检定的所有电气设备应在同点接地线。7.2检定项目和检定方法
7.2.1检定项目
首次检定、后续检定和使用中检验的检定项目列于表2中。表2检定项目表
检定项目
随机文件及外观
密封性
流量计参数
示值误差
重复性
流量计系数修正
首次检定
注：+表示需检项目，一表示不需检项目。后续检定
使用中检验
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