Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 12037:2017 về Đo lưu lượng chất trong ống dẫn kín

• Số hiệu: TCVN12037:2017
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2017

Đại lượng	Ký hiệu	Thứ nguyên^a	Đơn vị SI
Tiết diện	A	L^2	m^2
Tốc độ âm thanh trong lưu chất	c	LT^-1	m/s
Đường kính trong phần thân đồng hồ	d	L	m
Đường kính trong ống	D	L	m
Môđun Young	E	ML^-1T^2	Pa
Hàm vận tốc đường truyền	f	-	1
Số nguyên (1,2,3....)	i, j, n	-	-
Hệ số hiệu chuẩn	K	-	1
Hệ số hiệu chính cuối cùng phần thân	KE		1
Hệ số đường truyền hình học	Kg	L^b hoặc LT^-1c	m^b hoặc m/s^c
Hệ số hiệu chính dạng vận tốc	Kp	-	1
Hệ số hiệu chỉnh kiểu thân	Ks	-	1
Khoảng cách nhỏ nhất đến sự xáo trộn lưu lượng đầu vào xác định	lmin	L	m
Chiều dài đường truyền	Ip	L	m
Áp suất tuyệt đối	P	ML^-1T^2	Pa
Lưu lượng thể tích	qv	L^3T^-1	m^3/s
Bán kính trong ống	r	l	m
Bán kính ngoài ống	R	l	m
Số Reynolds cổ ống	Red	-	1
Hệ số Renolds đường ống	ReD	-	1
Phần trăm độ lệch lớn nhất trong lưu lượng đo được do sự điều chỉnh đầu vào	S	-	1
Nhiệt độ tuyệt đối của chất lỏng	T	Θ	K
Thời gian chuyển tiếp	t	T	s
Trễ thời gian	t0	T	s
Vận tốc lưu chất xuyên trục trung bình trong thân đồng hồ đo	v	LT^-1	m/s
Vận tốc lưu chất xuyên trục trung bình trên đường siêu âm, i	vi	LT^-1	m/s
Vận tốc lưu chất xuyên trục trung bình trong ống đầu vào	vp	LT^-1	m/s
Bộ biến đổi xuyên trục	X	L	m
Hệ số giãn nở nhiệt	α	Θ^-1	K^-1
Chiều dày thành ống	δ	L	m
Nhớt động lực học	μ	ML^-1T^1	Pa s
Nhớt động học	vkv	L^2T^1	m^2/s
Khối lượng riêng dòng lưu chất	ρ	ML^-3	kg/m^3
Hệ số Poát-xông	σ	-	1
Góc giữa đường truyền siêu âm và trục dọc ống	ϕ	-	rad
^a) M: khối lượng; L: độ dài: T: thời gian; K: Nhiệt độ ^b) Cấu trúc không khúc xạ ^3) Cấu trúc khúc xạ

Bảng 2 - Chữ viết tắt

Chữ viết tắt

Ý nghĩa

cal

Dưới điều kiện hiệu chuẩn

meas

Được đo (không hiệu chính)

op

Dưới điều kiện vận hành

...

...

...

Thực (đã hiệu chính)

3.7  Thuật ngữ viết tắt

AGC: Điều khiển tự động

FAT: Thử nghiệm chấp nhận nhà máy

MSOS: đo tốc độ âm thanh

SNR: tỉ số tín hiệu đến nhiễu

SOS: tốc độ âm thanh

RSOS: tốc độ âm thanh tham chiếu

USM: Đồng hồ siêu âm

...

...

...

4  Nguyên tắc đo

4.1  Mô tả

Đồng hồ lưu lượng chuyển tiếp thời gian siêu âm là một thiết bị lấy mẫu, đo vận tốc đường truyền riêng biệt sử dụng một hoặc nhiều cặp bộ biến đổi. Mỗi cặp bộ biến đổi nằm ở một khoảng cách đã biết, I_p, sao cho bộ này là đầu nguồn của bộ khác (xem hình 1). Các bộ biến đổi phía đầu nguồn và cuối nguồn gửi và nhận các xung siêu âm luân phiên, được gọi là truyền đối nghịch, và thời gian truyền được sử dụng để tính vận tốc dọc trục trung bình, v. Tại bất kỳ thời điểm nào, sự khác biệt giữa tốc độ âm thanh biểu kiến trong một chất lỏng chuyển động và tốc độ của âm thanh trong cùng một chất lỏng khi dừng là tỷ lệ thuận với vận tốc tức thời của chất lỏng. Kết quả là có thể đo được vận tốc dọc trục trung bình của chất lỏng dọc theo đường truyền bằng cách truyền tín hiệu siêu âm dọc theo đường truyền trong cả hai hướng và sau đó đo sự khác biệt về thời gian chuyển tiếp.

Lưu lượng thể tích của chất lỏng chảy trong ống dẫn kín điền đầy hoàn toàn được xác định là vận tốc trung bình của chất lỏng qua một mặt cắt nhân với tiết diện. Do đó, bằng cách đo vận tốc trung bình của một chất lỏng dọc theo một hoặc nhiều đường siêu âm (ví dụ: đường, không phải khu vực) và kết hợp các phép đo tiết diện và biến dạng vận tốc qua mặt cắt, điều này có thể ước tính lưu lượng thể tích của chất lỏng trong ống dẫn.

Hình 1 - Nguyên tắc đo

Một số kỹ thuật có thể được sử dụng để đo được tốc độ hiệu quả trung bình của việc truyền tín hiệu siêu âm trong chất lỏng chuyển động để xác định vận tốc dòng chảy dọc trục trung bình theo đường truyền siêu âm. Tuy nhiên, kỹ thuật thông thường được áp dụng trong USMs hiện đại là kỹ thuật chênh lệch thời gian trực tiếp.

Cơ sở của kỹ thuật này là đo thời gian chuyển tiếp của các tín hiệu siêu âm khi chúng truyền đi giữa máy phát và máy thu. Vận tốc truyền tín hiệu siêu âm là tổng của tốc độ âm thanh, c, và vận tốc dòng chảy theo hướng truyền sóng. Do đó, thời gian chuyển tiếp ở đầu nguồn và cuối nguồn có thể được biểu diễn như sau:

...

...

...

c là tốc độ của âm thanh trong chất lỏng;

n là vector đơn vị bình thường vào phía trước sóng;

v_l là vector vận tốc dòng chảy tại vị trí, I, trên đường truyền l_p

CHÚ THÍCH: Điều này đúng đối với máy phát ở đầu nguồn hay cuối nguồn

Với các giả định rằng vận tốc dòng chảy chỉ ở hướng trục và v_i << c và v_i là vận tốc dòng dọc trục trung bình trên đường truyền siêu âm i, thì thời gian chuyển tiếp đầu nguồn và cuối nguồn có thể được viết như sau

(2)

(3)

...

...

...

(4)

(5)

trong đó:

l_p là khoảng cách giữa các bộ chuyển đổi;

∆t là sự chênh lệch trong thời gian chuyển tiếp;

ϕ là góc nghiêng của tín hiệu siêu âm đối với hướng trục của dòng chảy.

Tốc độ của âm thanh có thể được tính toán như sau:

...

...

...

(6)

(7)

4.2  Lưu lượng dòng chảy

Các phép đo vận tốc đường truyền riêng lẻ được kết hợp bởi một hàm số toán học để cho ra ước lượng vận tốc trung bình trong thân đồng hồ đo:

(8)

Trong đó n là tổng số đường truyền.

Do các biến trong cấu trúc đường truyền và cách tiếp cận riêng khác nhau để giải quyết công thức (8), ngay cả đối với một số đường truyền nhất định, dạng chính xác của f(v₁,...,v_n) có thể khác nhau.

...

...

...

Một giải pháp khả thi là tính vận tốc trung bình như là một tổng trọng số của vận tốc đường truyền và áp dụng một hệ số biên dạng vận tốc, K_p, để bù cho sự thay đổi biên dạng. Giá trị của K_p được tính bởi một thuật toán đưa vào tính toán chế độ dòng chảy (lớp, chuyển tiếp, và hỗn loạn), cũng như các biến quy trình khác, theo yêu cầu.

(9)

Lưu lượng thể tích, q_v, được cho bởi:

q_v = Av                                             

(10)

trong đó

v là ước lượng vận tốc đường ống trung bình;

A là diện tích mặt cắt của phần đo.

...

...

...

4.3  Mô tả chung

4.3.1  Tổng quan

Điều này là một mô tả chung về USMs cho chất lỏng và thừa nhận phạm vi đối với biến thể trong các thiết kế thương mại và tiềm năng cho sự phát triển mới. Với mục đích mô tả, USMs được xem là bao gồm một số thành phần, cụ thể là:

A) Bộ biến đổi;

B) Thân đồng hồ đo với cấu hình đường truyền siêu âm;

C) Bộ hiển thị và xử lý dữ liệu điện tử.

CHÚ THÍCH  Trong một đồng hồ đo với bộ biến đổi gắn bên ngoài, thân đồng hồ đo là đường ống mà các bộ biến đổi được gắn lên.

4.3.2  Bộ biến đổi

Bộ biến đổi là máy phát và thu tín hiệu siêu âm. Chúng có thể được cung cấp dưới nhiều hình dạng. Thông thường chúng bao gồm một bộ phận áp điện với các đầu nối điện cực và một cấu trúc cơ học hỗ trợ kết nối quá trình được thực hiện.

...

...

...

a) Bên ngoài đường ranh giới duy trì áp suất;

b) Bên trong đường ranh giới duy trì áp suất.

Các chùm của USM có thể được

1) Bị khúc xạ;

2) Không bị khúc xạ.

Hình 2 - Cấu trúc không khúc xạ

Hình 3 - Cấu trúc khúc xạ với một gắn kết bên ngoài

...

...

...

Nếu các bộ biến đổi nằm bên trong ranh giới của đường ống, cấu trúc này thường được gọi là gắn bên trong; Chùm tia hầu như không bị khúc xạ.

4.3.3  Thân đồng hồ đo và cấu hình đường truyền siêu âm

Thân đồng hồ đo cơ bản là một ống dẫn mà các bộ biến đổi được gắn vào. Nhiệt độ và áp suất có ảnh hưởng đến diện tích ống (xem 4.7 và Phụ lục A). Trong một đồng hồ đo đường kính trong giảm, diện tích của phần đo nhỏ hơn diện tích của đường ống.

USMs có sẵn trong một loạt các cấu trúc đường truyền. Số lượng đường truyền đo thường được lựa chọn dựa trên yêu cầu đối với sự thay đổi trong phân bố vận tốc và yêu cầu độ chính xác.

Cũng như sự thay đổi vị trí xuyên tâm của các đường truyền đo trong mặt cắt ngang, cấu trúc đường truyền có thể thay đổi theo hướng đến trục ống. Bằng cách sử dụng sự phản xạ của sóng siêu âm từ bên trong thân đồng hồ đo hoặc từ một phản xạ giả lập, đường truyền có thể đi qua mặt cắt nhiều lần.

Một số loại đường truyền siêu âm được minh họa trong Hình 4 và 5. Hình 4 chỉ ra các ví dụ về đồng hồ đo một đường truyền, Hình 5 ví dụ của đồng hồ đa đường truyền.

Các phép đo vận tốc được thực hiện trên nhiều đường truyền thường ít bị ảnh hưởng bởi sự biến dạng dòng chảy hơn khi thực hiện trên một đường truyền. Đường ngang đôi trong một mặt phẳng ít nhạy với thành phần vận tốc không dọc trục hơn đường truyền ngang đơn. Các cấu trúc khác, ví dụ như đường truyền bán kính giữa ba chiều, có thể nhạy với các thành phần không dọc trục nhưng có thể được sử dụng kết hợp để loại bỏ hoặc để giảm tác động của xoáy và dòng chéo. Các đường truyền trực tiếp có thể là đơn, kép hoặc chéo.

4.3.4  Đo thời gian

Tất cả USM chứa một phần điện tử phát và nhận tín hiệu và thực hiện phép đo thời gian.

...

...

...

Trong 4.1, giả sử rằng tín hiệu siêu âm dành dùng bộ thời gian chuyển tiếp trong chất lỏng và hướng lan truyền ở một góc ϕ đến thành ống. Trong một hệ thống thực, thời gian đo được giữa tín hiệu siêu âm di chuyển từ máy phát đến lúc nhận được ở máy nhận bao gồm thời gian trễ t₀, do vật liệu xen giữa, điện tử, xử lý tín hiệu, chiều dài cáp, vv...:

(11)

Ở đây giả sử rằng chênh lệch giữa thời gian trễ t_{0_up} và t_{0_dn} là nhỏ so với thời gian chuyển tiếp t_{me_up/dn}. Bất kỳ chênh lệch giữa t_{0_up} và t_{0_dn} dẫn tới kết quả bù “không”.

Công thức (5) và (7) như sau:

(12)

(13)

...

...

...

a) Đường truyền xuyên tâm

b) Đường truyền xuyên tâm, phản xạ

c) Đường truyền dọc trục

d) Đường truyền đa phản xạ

Hình 4 - Một số kiểu đường truyền siêu âm cho đồng hồ một đường truyền

...

...

...

a) Đa đường truyền xuyên tâm

b) Đa đường truyền xuyên tâm, phản xạ

c) Đa đường truyền dây cung

d) Đa đường truyền dây cung, đồng phẳng

e) Đa đường truyền dây cung, không đồng phẳng

...

...

...

f) Đa đường truyền dây cung, cung phản xạ

g) Đa đường truyền dây cung, cung chéo

h) Đa đường truyền phức hợp

Hình 5 - Một số kiểu đường truyền siêu âm cho đồng hồ đa đường truyền

4.5  Xem xét nhắc khúc xạ

Việc sắp xếp bộ biến đổi gắn ngoài (xem hình 3) để bù đắp khúc xạ để hoạt động đúng và chính xác là rất cần thiết đối với USMs. Khi một sóng âm đi qua một mặt phân cách giữa hai vật liệu ở góc nghiêng và các vật liệu có trở kháng âm khác nhau, cả hai sóng phản xạ và khúc xạ đều được tạo ra. Sự khúc xạ sóng âm diễn ra khi âm thanh chuyển từ bộ biến đổi sang thành đường ống, từ đường ống vào lớp lót ống (nếu có), và từ ống hoặc ống dẫn lót vào chất lỏng. Điều này là do các vận tốc khác nhau của sóng âm trong các vật liệu này. Với việc sắp xếp bộ biến đổi gắn ngoài, công thức (5) thường được sắp xếp lại thành một dạng khác, được tạo ra trong điều này.

Với việc xác định các góc độ theo Hình 3, Định luật Snell có thể được biểu diễn dưới dạng Công thức (14):

...

...

...

(14)

trong đó:

c_t là tốc độ âm thanh trong thanh nối của bộ biến đổi

c_w là vận tốc âm thanh trong thành ống

c là vận tốc âm thanh trong chất lỏng

Do vậy, ϕ và l_p trong công thức (5) và (12) trở thành hàm của tốc độ âm thanh c_t, c_w,c và của nhiệt độ, áp suất, thành phần của chất lỏng quá trình và vật liệu xen giữa

Sử dụng giả thiết (đã được thực hiện trong 4.1) rằng vận tốc nhỏ hơn nhiều so với tốc độ của âm thanh trong chất lỏng, sản phẩm của thời gian chuyển tiếp trong chất lỏng đo đầu nguồn và cuối nguồn bằng xấp xỉ bình phương của thời gian chuyển tiếp t_fl trong chất lỏng không chảy:

(15)

...

...

...

(16)

Tốc độ âm thanh trong chất lỏng có thể được thay thế cho chiều dài đường truyền và thời gian chuyển tiếp trong chất lỏng. Do vậy công thức (14), tốc độ của âm thanh và góc trong thanh nối được thay thế cho tốc độ của âm thanh và góc trong chất lỏng:

(17)

Tổng thời gian chuyển tiếp trong chất lỏng được đo đầu nguồn và cuối nguồn bằng hai lần thời gian chuyển tiếp trong chất lỏng:

(18)

Như trong 4.4, thời gian chuyển tiếp t_{fl_up} và t_{fl_dn} trong chất lỏng được thay thế bởi thời gian chuyển tiếp được đo t_{me_up} và t_{me_dn} và thời gian trễ t₀:

...

...

...

(19)

Do vậy vận tốc lưu lượng được đo không phụ thuộc trực tiếp vào tốc độ của âm thanh trong chất lỏng.

4.6  Số Reynolds

Số Reynolds ống được cho bởi:

(20)

Trong đó:

D là đường kính trong của ống

v_p là vận tốc chất lỏng dọc trục trung bình trong ống

...

...

...

μ là độ nhớt động lực học

Ảnh hưởng của số Reynolds đến độ không đảm bảo của một USM được mô tả trong 6.2.3

4.7  Hiệu chính nhiệt độ về áp suất

Trong quá trình hiệu chuẩn lưu lượng, hệ số hiệu chuẩn lưu lượng được xác định và áp dụng. Bất kỳ sự thay đổi áp suất hoặc nhiệt độ nào sau đó xảy ra trong quá trình hiệu chuẩn lưu lượng làm thay đổi kích thước vật lý của đồng hồ, và nếu không được điều chỉnh, sẽ gây ra sai số hệ thống đo lưu lượng. Nhìn chung, nhiệt độ và áp suất trong quá trình hiệu chuẩn khác với điều kiện vận hành. Hiệu chính áp suất và nhiệt độ không phải lúc nào cũng cần thiết cho các ứng dụng quá trình. Đối với nhiều dụng cụ, ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ thường không đáng kể so với độ không đảm bảo tổng. Đối với các ứng dụng có độ chính xác cao (ví dụ: giao nhận thương mại) và nhiệt độ hoặc áp suất quá cao, điều này không còn xảy ra nữa.

Trong A.1 đến A.4, một phương pháp tiếp cận đơn giản được đưa ra để cho phép ước tính ban đầu được thực hiện bởi các sai số lưu lượng gây ra bởi điều kiện nhiệt độ và áp suất khác với điều kiện tham chiếu hiệu chuẩn. Nếu sai số này là quan trọng liên quan đến độ không đảm bảo cần thiết cho mục đích giao nhận thương mại hoặc phân phối, thì cần phải đánh giá chi tiết hơn về sai số lưu lượng như mô tả trong A.5. TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010), Phụ lục E đưa ra một giải thích chi tiết và đầy đủ về quy trình này và người đọc nên tham khảo tài liệu đó để làm tài liệu cơ bản cho các trường hợp trong Phụ lục A.

5  Các yêu cầu tính năng

Việc lựa chọn USM phụ thuộc vào tính năng được yêu cầu. Có rất nhiều ứng dụng khác nhau. Tính năng thường được xác định dưới dạng độ không đảm bảo trong lưu lượng thể tích lượng đo được trên một phạm vi hoạt động của Số Reynolds (hoặc lưu lượng). Để kiểm soát, bất kỳ giá trị của độ không đảm bảo có thể được chỉ định. Đối với phép đo giao nhận thương mại, người sử dụng thường tham khảo các tiêu chí tính năng được mô tả trong các tiêu chuẩn áp dụng có liên quan, như ISO, OIML, API, hoặc các tiêu chuẩn đo lường khác, trong đó quy định độ không đảm bảo, độ lặp lại và độ tuyến tính.

Độ không đảm bảo trong Điều 6 sử dụng phương trình có trong Điều 4, Điều 7 bao gồm các ảnh hưởng lắp đặt (trên cả việc hiệu chuẩn và sử dụng USM). Điều 8 mô tả hiệu chuẩn. Điều 9 bao gồm các thành phần của độ không đảm bảo cần chỉ được đánh giá một lần cho một thiết kế của USM. Điều 11 bao gồm làm thế nào để đưa ra tính năng trong Điều 5 qua biên bản đánh giá, và cách duy trì nó thông qua việc sử dụng chẩn đoán và hiệu chính lại tại hiện trường (sử dụng một bình chuẩn) và trong phòng thí nghiệm. Điều 10 bao gồm đặc tính đồng hồ, đặc biệt là về thiết kế, chế tạo và ghi nhãn

6  Độ không đảm bảo đo

...

...

...

Theo ISO/IEC 98-3:2008^[43], phân tích này dựa trên mối quan hệ toán học giữa lưu lượng thể tích được đo và tất cả các đại lượng đầu vào mà nó phụ thuộc. Độ không đảm bảo tiêu chuẩn của mỗi đại lượng đầu vào được đánh giá và độ không đảm bảo tổng hợp được suy ra từ sự lan truyền của độ không đảm bảo.

Lưu lượng thể tích đo bằng USM được cho bởi các công thức (9) và (10). Khi đồng hồ được hiệu chuẩn, một hệ số hiệu chuẩn K được bao gồm. Do đó lưu lượng thể tích là:

(21)

Vì vậy, độ không đảm bảo phụ thuộc vào

a) Độ không đảm bảo u(K) trong hệ số hiệu chuẩn K;

b) Độ không đảm bảo u(K_p) trong Kp do biên dạng vận tốc;

c) Độ không đảm bảo u(A) trong diện tích của mặt cắt đo;

d) Độ không đảm bảo u(v) do phép đo vận tốc đường truyền.

...

...

...

1) Độ không đảm bảo u(K_g) trong hệ số hình học đường truyền;

2) Độ không đảm bảo u (t) trong phép đo thời gian;

3) Độ không đảm bảo u (td) trong bù thời gian trễ.

Nếu ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất phải được xem xét, các biểu thức thích hợp trong các công thức (12) và (21). Độ không đảm bảo của đo nhiệt độ và áp suất được thêm vào như là các thành phần độ không đảm bảo bổ sung.

Độ không đảm bảo tiêu chuẩn của phép đo lưu lượng được lấy từ các thành phần bởi sự lan truyền độ không đảm bảo. Mức độ tin cậy của độ không đảm tiêu chuẩn chuẩn là 68 %, giả sử một sự phân bố bình thường (xem 4.3.6 trong ISO / IEC 98-3:2008,[43]). Một hệ số phủ có thể được áp dụng để báo cáo độ không đảm bảo mở rộng với mức độ tin cậy cao hơn; thông thường hệ số phủ là k = 2, dẫn đến mức độ tin cậy khoảng 95 % (xem 6.3.3 trong ISO/IEC 98-3: 2008, [43]).

Ví dụ về tính toán độ không đảm bảo được đưa ra trong Phụ lục C.

6.2  Đánh giá các thành phần độ không đảm bảo

6.2.1  Tổng quan

Việc đánh giá các thành phần độ không đảm bảo phụ thuộc vào cách đồng hồ được hiệu chuẩn. Phương pháp hiệu chuẩn là

...

...

...

b) Hiệu chuẩn lưu lượng trong phòng thí nghiệm (không tại hiện trường sử dụng bình chuẩn hoặc đồng hồ chuẩn);

c) Hiệu chuẩn tại hiện trường, tại một khoảng thời gian nhất định, so với một đồng hồ chuẩn chính nó được hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm lưu lượng tại những khoảng thời gian nhất định;

d) Hiệu chuẩn tại hiện trường so với một bình chuẩn tại những khoảng thời gian nhất định;

e) Hiệu chuẩn tại hiện trường, tại những khoảng thời gian nhất định, so với một đồng hồ chuẩn chính nó được hiểu chuẩn so với một bình chuẩn tại những khoảng thời gian nhất định.

Khi đồng hồ đo được hiệu chuẩn, hệ số hiệu chuẩn suy ra từ kết quả hiệu chuẩn loại bỏ một số các nguồn sai số. Do đó, độ không đảm bảo của tất cả các đại lượng đầu vào giả định là không đổi được loại bỏ và thay thế bằng độ không đảm bảo trong yếu tố hiệu chuẩn giống với độ không đảm bảo của hiệu chuẩn. Điều này có thể áp dụng cho độ không đảm bảo u(A), u(K_g) và u(t₀) khi một đồng hồ đo được hiệu chuẩn lưu lượng trên cùng thân đồng hồ đo được lắp đặt tại hiện trường. Một hiệu chuẩn trường bằng phương tiện của một bính chuẩn cũng làm giảm sự đóng góp của độ không đảm bảo trong u(Kp), đó là do các rối loạn biên dạng dòng chảy.

Một cách đánh giá độ không đảm bảo của một đại lượng đầu vào là thử tính năng. Điều này áp dụng, ví dụ, đối với độ không đảm bảo biên dạng lưu lượng gây ra bởi các rối loạn và đối với các yếu tố hình học đường truyền với bộ biến đổi gắn bên ngoài.

Có thể một số đại lượng đầu vào được coi là hằng số tại hiệu chuẩn không cố định sau khi đồng hồ được lắp đặt tại hiện trường. Do đó, việc đánh giá độ không đảm bảo dài hạn đòi hỏi tất cả các thành phần phải được xem xét.

Việc đánh giá các thành phần độ không đảm bảo đơn lẻ được mô tả trong 6.2.2 đến 6.2.7.

CHÚ THÍCH: Xem thêm 7.4.2, 7.4.3, 7.4.4 và 7.4.1. Mối nguy làm tăng độ không đảm bảo.

...

...

...

Sau khi đồng hồ đo được hiệu chuẩn, độ không đảm bảo của yếu tố hiệu chuẩn K là giống với độ không đảm bảo của hiệu chuẩn.

Nếu một đồng hồ đo không được hiệu chuẩn lưu lượng, nhưng tính năng của nó được dự đoán bằng một quy trình dự báo lý thuyết, độ không đảm bảo được đo dưới 9.3 và 9.4 được coi là độ không đảm bảo trong K_g.

Để hiệu chuẩn tại hiện trường, xem 11.5.3.2.

6.2.3  Độ không đảm bảo u(K_p) trong biên dạng vận tốc (xem Điều 7)

Trong trường hợp dòng chảy rối phát triển đầy đủ, ảnh hưởng của biên dạng vận tốc lên trên K_p có thể được ước tính sử dụng số Reynolds ống và độ nhám của đường ống (xem Phụ lục B).

Trong khoảng số Reynolds từ khoảng 2000 đến 10000, lưu lượng thay đổi từ trạng thái phân tầng sang trạng thái rối. Trong khu vực giữa các trạng thái phân tầng và rối, lưu lượng chuyển tiếp xảy ra, và biên dạng tốc độ chuyển đổi nhanh qua lại giữa các hình dạng xấp xỉ bằng các biên dạng phân tầng và rối. Trong quá trình chuyển đổi qua lại, các biên dạng vận tốc phức tạp cũng xuất hiện. Số Reynolds tại lưu lượng chuyển tiếp xảy ra và bản chất chính xác của lưu lượng chuyển tiếp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm hình học đường ống và các điều kiện nhiệt hiện hành. Phạm vi từ 2000 đến 10000 được đưa ra như là một hướng dẫn chung cho các giới hạn tối đa và tối thiểu cho lưu lượng chuyển tiếp, nhưng trong phạm vi đó, quá trình chuyển đổi thường chiếm một dải Reynolds hẹp hơn.

Tác động của lưu lượng chuyển tiếp đối với độ không đảm bảo đo phụ thuộc vào thiết kế đồng hồ. Đồng hồ đo chỉ sử dụng các đường truyền xuyên tâm rất nhạy với quá trình chuyển đổi từ dòng chảy phân tầng đến dòng chảy rối và đối với các đồng hồ này giá trị của K_p thay đổi từ 0,75 cho dòng chảy phân tầng đến hơn 0,9 trong dòng chảy rối. Vì vậy nếu K_p được áp dụng không chính xác vì độ không đảm bảo liên quan đến một Số Reynolds quan trọng, có thể phát sinh nhiều sai số. Đồng hồ đa đường truyền sử dụng các đường truyền bổ sung mà không phải là trên đường xuyên tâm có thể làm giảm các ảnh hưởng này và cũng có thể có thể đánh giá hình dạng của biên dạng và do đó phát hiện xem dòng chảy là phân tầng, chuyển tiếp hoặc rối.

Nếu USM yêu cầu đầu vào thủ công để mô tả đặc tính tình trạng chất lỏng chảy và xác định K_p, ví dụ như mật độ và độ nhớt chất lỏng, thì phải nhập các giá trị thực tế cho mật độ và độ nhớt động lực học trong máy tính USM trong quá trình hiệu chuẩn cũng như trong quá trình vận hành; Hơn nữa, độ nhạy của USM với các tham số này phải được tính toán sao cho người dùng có thể xác định sự cần thiết phải thay đổi các tham số này khi điều kiện vận hành thay đổi. Độ nhớt cũng có thể được tính toán dựa trên nhiệt độ và /hoặc đo siêu âm.

Tại hiện trường, biên dạng lưu lượng có thể bị nhiễu do sự rối loạn. Giá trị của u(K_p) phụ thuộc vào đặc tính và cường độ của sự nhiễu và độ nhạy của đồng hồ đến nó. Độ nhạy của đồng hồ đo với nhiễu biên dạng lưu lượng có thể giảm bằng cách sử dụng đa đường truyền. Cường độ của nhiễu có thể được giảm đi bởi máy ổn định dòng chảy. Ổn định dòng chảy cũng có thể có tác động đến những ảnh hưởng của quá trình chuyển đổi.

...

...

...

Độ không đảm bảo do nhiễu dòng chảy có thể được ước tính bằng thử nghiệm tính năng (xem Điều 9) với các rối loạn điển hình [điều chỉnh đầu nguồn (uốn...) và các bước đầu nguồn]. Thử nghiệm tính năng đánh giá chiều dài tối thiểu của đường ống thẳng đầu nguồn yêu cầu cho đồng hồ cụ thể thiết kế để đạt được một u(K) xác định.

Xem 7.3.2, 7.3.3, 7.3.6, 7.4.2, 7.4.3, 8.3.2.4, 9.5 và 11.5.3.2.

6.2.4  Độ không đảm bảo u(A) trong tiết diện của đoạn đo

Nếu đồng hồ đo không được hiệu chuẩn lưu lượng, độ không đảm bảo của tiết diện của phần đo được bắt nguồn từ độ không đảm bảo của các phép đo hình học. Điều này chủ yếu liên quan đến đồng hồ được vận chuyển mà không có thân đồng hồ. Đường kính trong ống được tính từ đường kính đường kính ngoài đo được và chiều dày của thành ống. Độ ovan có thể là đáng kể.

Diện tích của phần đo cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và áp suất (xem 4.7 và Phụ lục A).

6.2.5  Độ không đảm bảo u(K_g) trong hệ số hình học đường truyền

Với đồng hồ được vận chuyển mà không có thân đồng hồ, hệ số đồng hồ được bắt nguồn bằng các phương tiện mà phụ thuộc vào thiết kế đồng hồ cụ thể. Độ không đảm bảo liên quan đến quá trình này có thể được đánh giá bằng thử nghiệm tính năng. Xem 9.3

Nhiệt độ có ảnh hưởng đến đồng hồ gắn ngoài do sự khúc xạ [xem, ví dụ, c_t, trong công thức (19)] và cần được xem xét.

Khi hoạt động trong chế độ dòng chảy phân tầng, các gradient nhiệt đáng kể có thể hình thành trong chất lỏng, vì không có rối loạn. Tốc độ chuyển đổi âm thanh dọc theo đường truyền siêu âm gây ra sự khúc xạ và khởi hành từ các giả định được sử dụng để tính toán hệ số hình học đường truyền. Do đó sai số có thể xảy ra trong các dòng chảy phân tầng khi có sự khác biệt giữa nhiệt độ chất lỏng và nhiệt độ môi trường xung quanh hoặc đường ống.

...

...

...

Độ không đảm bảo trong phép đo thời gian do độ phân giải, độ ổn định bằng không, tiếng ồn và rối. Xem 8.2.2 và 11.4.2.2.

6.2.7  Độ không đảm bảo u(t₀) trong bù thời gian trễ

Thời gian trễ, t₀, là do vật liệu can thiệp, điện tử, xử lý tín hiệu, độ dài cáp, vv Tốc độ âm thanh của các vật liệu can thiệp phụ thuộc vào nhiệt độ. Độ lớn của hiệu ứng này có thể được tính toán và bù, nếu nó không đáng kể..

7  Lắp đặt

7.1  Tổng quan

Yêu cầu lắp đặt đồng hồ quá trình có thể khác nhiều so với yêu cầu đối với đồng hồ giao nhận thương mại. Mục đích của điều này là để cho phép người sử dụng xem xét độ không đảm bảo được đưa ra bởi quá trình lắp đặt và để giảm chúng nếu có thể. Điều áp dụng cho hiệu chuẩn (Điều 8) cũng như đối với vận hành (Điều 11).

Về hiệu ứng lắp đặt, có hai lựa chọn:

a) Sử dụng bình chuẩn tại hiện trường

b) Hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm.

...

...

...

7.2  Sử dụng một bình chuẩn

Nếu một bình chuẩn (hoặc đồng hồ chuẩn được hiệu chuẩn tại hiện trường đối với bình chuẩn) được sử dụng để hiệu chuẩn USM, thì các ảnh hưởng của đường cong đầu nguồn được bù bằng việc hiệu chuẩn.

Sự thay đổi tốc độ dòng chảy hoặc độ nhớt có thể có tác động. Trạng thái dòng chảy đầu nguồn thay đổi sau khi sử dụng bình chuẩn (ví dụ như máy lọc hoặc máy ổn định dòng chảy bị chặn cục bộ hoặc mở các ống đồng song song khác nhau trong một đầu) cũng có thể có tác động.

7.3  Hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm hoặc sử dụng quy trình dự báo lý thuyết

7.3.1  Tổng quan

Nếu USM được hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm thì ảnh hưởng của bất kì sự khác biệt nào giữa việc lắp đặt tại nơi hiệu chuẩn và tại chỗ phải được xem xét (xem Điều 9).

Nếu tính năng của USM được dự đoán bằng cách sử dụng một quy trình dự báo lý thuyết, ảnh hưởng của bất kỳ sự khác biệt nào giữa việc lắp đặt cho các thử nghiệm trong 9.4 và việc lắp đặt tại chỗ phải được xem xét

Nếu đồng hồ chuẩn được hiệu chuẩn trong phòng thí nghiệm và được sử dụng để hiệu chuẩn USM, thì các ảnh hưởng của việc lắp đặt trên đồng hồ chuẩn (chứ không phải USM) phải được xem xét.

7.3.2  Yêu cầu độ dài đường ống thẳng đầu nguồn và cuối nguồn

...

...

...

Các điều kiện điển hình của đường ống đầu nguồn (điều kiện hoạt động) như: uốn cong, đầu nối, khớp nối T, ổn định dòng chảy, thiết bị lọc, thay đổi đường kính (bước, mở rộng, giảm) và van dẫn vòng xoáy, một biên dạng lưu lượng bất đối xứng, biên dạng lưu lượng phẳng, biên dạng lưu lượng đỉnh hoặc sự kết hợp của những điều kiện này. Chiều dài ống thẳng ở đầu nguồn của USM hoặc USMP có thể làm giảm các ảnh hưởng này.

Chiều dài tối thiểu của đường ống thẳng đầu nguồn, l_min giữa một phụ kiện đầu vào và USM là chiều dài tối thiểu sao cho với chiều dài lớn hơn hoặc bằng chiều dài tối thiểu đó thì hệ số hiệu chuẩn của USM nằm trong một giá trị xác định S % giá trị một ống thẳng dài. Giá trị của S nhỏ khi độ không đảm bảo đo tổng là thấp. Giá trị của l_min là khác nhau đối với các cấu hình ống đầu nguồn khác nhau, và chỉ có thể được xác định bằng cách sử dụng một bộ chuẩn tham chiếu. Xác định l_min cho một bộ tiêu chuẩn của cấu hình đường ống đầu nguồn là một nhiệm vụ chính trong quá trình thử nghiệm tính năng; xem Điều 9. Nhà sản xuất phải cung cấp l_min cho mỗi rối loạn quy định tại 9.5 cho ít nhất một giá trị của S. Việc xác định l_min chưa biết của cấu hình đường ống đầu nguồn cho mà là trách nhiệm của người sử dụng.

Chiều dài tối thiểu được đề nghị của ống dẫn thẳng cuối nguồn là 3D.

Sự khác biệt quan trọng trong 7.1 là sự khác biệt giữa tính năng tại hiện trường và tại nơi hiệu chuẩn. Nếu đồng hồ được sử dụng với l_min đầu nguồn, nhưng hiệu chuẩn không được thực hiện trong một đường ống thẳng đủ dài, thì sai số có thể lớn hơn S. Nếu khoảng cách đến rối loạn quá ngắn, độ không đảm bảo gây ra bởi điều này có thể được giảm bằng cách sử dụng cùng cách sắp đặt đường ống tại nơi hiệu chuẩn như tại hiện trường.

Do có nhiều loại USM, cấu hình đường ống đầu nguồn, và thiết bị ổn định dòng chảy, nên thực tế là không thể chuẩn hóa chiều dài đầu nguồn. Hơn nữa, công nghệ USM ngày càng được cải tiến, làm cho việc chuẩn hóa càng khó khăn.

7.3.3  Các nhô ra và bước đường kính

Chênh lệch đường kính trong và nhô ra nên tránh tại đầu vào của USM để tránh sự rối loạn của biên dạng vận tốc.

Các mặt bích và đường ống đầu nguồn liền kề phải thẳng và hình trụ, và tất cả đều có đường kính bên trong tương ứng với đường kính bên trong của đầu vào đồng hồ, tốt nhất là trong khoảng 1% nhưng tối đa trong khoảng 3% và được sắp xếp cẩn thận để giảm thiểu rối loạn dòng chảy, đặc biệt là ở mặt bích đầu nguồn. Ảnh hưởng của việc có đường ống đầu nguồn với đường kính nhỏ hơn đồng hồ nguồn nhỏ là lớn hơn nhiều so với đường ống đầu nguồn với đường kính lớn hơn đồng hồ

Đối với chiều dài đầu nguồn tối thiểu là 2 D, sẽ không có sự nhiễu loạn dòng chảy từ mặt bích, bộ nắn dòng ... Trên chiều dài ít nhất là 10 D hoặc l_min ở đầu nguồn của đồng hồ, tùy theo cái nào nhỏ hơn, các đoạn ống phải đáp ứng các yêu cầu sau đây.

...

...

...

b) Các mối hàn bên trong của mặt bích cuối nguồn của đường ống đầu nguồn phải được làm nhẵn và không có phần của miếng đệm đầu nguồn hoặc cạnh mặt bích nhô ra vào dòng chảy.

c) Đường ống được cho là hình trụ nếu không có đường kính trên bất kỳ mặt phẳng nào khác với đường kính trung bình vượt quá 3% từ các phép đo được chỉ định.

Giá trị đường kính ống D phải là giá trị trung bình của đường kính trong khoảng 0,5 D phía đầu nguồn của USM. Đường kính trung bình bên trong có thể được xác định bằng nhiều phương pháp, được hỗ trợ bởi một hệ thống kiểm soát chất lượng phù hợp. Các công cụ phải được theo dõi theo các tiêu chuẩn được quốc tế công nhận.

Khi xác định đường kính ống D bằng dụng cụ cầm tay, đường kính này phải là trung bình số học của các phép đo có ít nhất 12 đường kính, cụ thể là bốn đường kính ở vị trí xấp xỉ với nhau, phân bố đều trong ít nhất ba mặt cắt ngang thậm chí phân bố trên một chiều dài 0,5D, hai trong số các tiết diện này ở khoảng cách 0 và 0,5D từ USM và một nằm trong mặt phẳng của mối hàn.

Các bước đường kính lớn hơn 3 % trong phạm vi 10 D đầu nguồn của đồng hồ chỉ được cho phép trong các trường hợp ngoại lệ. Trong những trường hợp này, nhà sản xuất USM được yêu cầu phải chứng minh rằng độ lệch bổ sung do các bước đường kính là đủ nhỏ, ví dụ như trong thử nghiệm tính năng, xem Điều 9.

7.3.4  Lỗ thăm nhiệt

Xem 10.6.2

7.3.5  Thiết bị ổn định dòng chảy

Một trong những ưu điểm chính của USMs là không bị tổn hao áp. Việc sử dụng thiết bị ổn định dòng chảy đưa đến tổn hao áp và làm mất lợi thế này. Thiếu không gian sẵn có cho chiều dài đầu nguồn đầy đủ hoặc các ảnh hưởng không thể xác định được của cấu hình đường ống đầu nguồn là những lý do phổ biến nhất cho việc sử dụng thiết bị ổn định dòng chảy.

...

...

...

Bó ống và bộ ổn định dòng chảy kiểu cánh quạt chỉ làm giảm xoáy; Bộ ổn định kiểu dĩa khoan loại bỏ xoáy và cải thiện biên dạng lưu lượng, nhưng gây ra tổn hao áp suất nhiều hơn một chùm ống hoặc một cánh.

7.3.6  Độ nhám thành ống

Các đường ống đầu nguồn được sử dụng trong quá trình hiệu chuẩn nên có độ nhám tương tự như khi sử dụng tại chỗ. Nếu đường ống thực tế được sử dụng để hiệu chuẩn, thì không có yêu cầu bổ sung.

Nếu độ nhám của đường ống đầu nguồn tại chỗ khác với khi sử dụng tại hiệu chuẩn, thì sẽ có ảnh hưởng đến biên dạng dòng chảy. Ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhám phụ thuộc vào thiết kế đồng hồ và có thể ước tính được (xem Phụ lục B).

Nếu độ nhám thay đổi trong hoạt động do bụi bẩn, sáp, cát, rỉ hoặc lớp phủ bên trong bị hỏng, điều này có thể gây ra sai số (xem 11.4.2.3).

Ngoài việc ảnh hưởng đến biên dạng, độ nhám bên trong của thân đồng hồ cũng có thể gây ra sự phân tán đáng kể của tín hiệu siêu âm; Điều này đặc biệt ảnh hưởng đến các đồng hồ gắn ngoài. Trong nhiều trường hợp, nó không gây ra sai số đo lường, nhưng có thể làm cho đồng hồ không đọc được. Đường ống nhẵn, do giảm cường độ tín hiệu, cũng giới hạn các phản xạ thành ống có thể được sử dụng. Độ nhám của thành ống cũng có thể ảnh hưởng đến việc ước lượng đường kính trong ống từ đường kính ngoài ống và các phép đo độ dày thành ống.

7.4  Các ảnh hưởng cài đặt bổ sung

7.4.1  Dòng chảy không ổn định

Các xung nhịp và dòng chảy không ổn định vượt quá quy định của nhà sản xuất phải được loại bỏ

...

...

...

Các lặng đọng có thể có trong các đường ống dẫn chất lỏng (ví dụ như cặn, sáp, bẩn hoặc cát) có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ bằng cách giảm diện tích mặt cắt và giảm chiều dài đường truyền siêu âm hiệu dụng và/hoặc thay đổi góc đường truyền hiệu dụng. Chúng cũng có thể thay đổi độ nhám bề mặt: xem 7.3.6.

Tiêu chuẩn này bao gồm đo lường chất lỏng đồng nhất một pha. Để đảm bảo điều này thì phải lọc dòng chảy đầu nguồn và lọc cả hai đầu nguồn và cuối nguồn để có thể được mong muốn. Tuy nhiên, cần phải nhận ra tiềm năng gây ra sự nhiễu loạn biên dạng dòng chảy do thiết bị lọc. Nên tránh tích lũy các lăng đọng.

Nếu có khí trong dòng chảy vượt quá giới hạn quy định của nhà sản xuất, cần phải có một bộ khử để loại bỏ.

Nên tránh có nước trong dầu mà vượt quá giới hạn quy định của nhà sản xuất.

Nên tránh xuất hiện bọt khí.

7.4.3  Rung

USMs không được tiếp xúc với mức độ rung hoặc tần số rung động có thể kích thích tần số tự nhiên của bảng mạch hệ thống điện tử, các linh kiện hoặc bộ chuyển đổi siêu âm. Mức độ rung không được vượt quá quy định của nhà sản xuất.

7.4.4  Nhiễu điện

Mặc dù thiết kế của USM đã được thử để chịu được ảnh hưởng nhiễu điện, USM hoặc dây nối của nó sẽ không bị ảnh hưởng bởi bất kỳ nhiễu điện không cần thiết, bao gồm dòng điện xoay chiều, quá độ solenoit hoặc truyền dẫn vô tuyến, đặc biệt ở tần số siêu âm.

...

...

...

Trong những trường hợp bình thường, không cần phải cách nhiệt thân đồng hồ hoặc đường ống liền kề. Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt, chẳng hạn như ứng dụng dòng chảy tầng hoặc cryo, cách nhiệt đồng hồ và đường ống có thể là cần thiết để tránh gây độ không đảm bảo bổ sung

Trong các ứng dụng Số Reynolds thấp, nơi dòng chảy có thể ở chế độ phân tầng hoặc chuyển tiếp, cách nhiệt có thể có hiệu quả trong việc ngăn ngừa sự hình thành các gradient nhiệt, có thể dẫn đến độ không đảm bảo bổ sung trong hệ số hình học đường truyền (xem 6.2.5). Để lớp cách nhiệt có hiệu quả trong các dòng chảy phân tầng và chuyển tiếp, cách nhiệt nên được sử dụng từ một điểm đầu nguồn, nơi mà dòng chảy được trộn lẫn, đến và bao gồm cả đồng hồ đo và đường ống thẳng ngay cuối nguồn của đồng hồ.

7.4.6  Ghép âm

Trường hợp ghép âm được sử dụng, người sử dụng nên kiểm tra các điều kiện ghép âm để tránh sự suy giảm tín hiệu siêu âm do mất mát hoặc suy giảm của bộ ghép âm.

8  Thử nghiệm và hiệu chuẩn

8.1  Quy định chung

Yêu cầu quá trình hiệu chuẩn của đồng hồ có thể khác với các yêu cầu đối với đồng hồ giao nhận thương mại. Người sử dụng phải xác định những thử nghiệm được đề nghị trong Khoản 8 là cần thiết cho các ứng dụng của họ (xem Điều 5).

Nếu độ không đảm bảo yêu cầu của USM nhỏ hơn hoặc bằng 1 % thì phải hiệu chuẩn theo 8.3.

8.2  Thử nghiệm riêng lẻ - Sử dụng quy trình dự báo lý thuyết

...

...

...

Nhà sản xuất phải lập tài liệu (nếu có):

a) Đường kính trong trung bình của đồng hồ:

b) Diện tích mặt cắt của đồng hồ;

c) Chiều dài của mỗi đường truyền siêu âm giữa giữa các bề mặt bộ chuyển đổi;

d) Góc nghiêng của mỗi đường truyền siêu âm hoặc khoảng cách trục dọc (trục thân đồng hồ) giữa các cặp bộ chuyển đổi;

e) Độ không đảm bảo của các phép đo;

f) Vật liệu thân đồng hồ;

g) Áp suất thân đồng đo và hệ số giãn nở nhiệt độ;

h) Độ dày của thành ống;

...

...

...

Nhiệt độ thân đồng hồ phải được đo tại thời điểm đo được thực hiện.

Tất cả các dụng cụ được sử dụng để thực hiện các phép đo này phải có các hiệu chuẩn hợp lệ có thể truy xuất được tới các tiêu chuẩn được quốc tế công nhận.

8.2.2  Thời gian và thời gian trễ, và thử nghiệm kiểm ra xác nhận lưu lượng “không”

Độ trễ thời gian phải được đo và thử nghiệm kiểm tra xác nhận lưu lượng "không'' phải được tiến hành.

8.3  Thử nghiệm riêng lẻ - Hiệu chuẩn dòng chảy trong điều kiện chảy

8.3.1  Quy định chung

Cả USM riêng lẻ và bộ USM (USMPs) (như được mô tả trong 10.1.4) đều có thể được hiệu chuẩn.

Hiệu chuẩn dòng chảy cung cấp một tập các sai số hệ thống, như là một hàm của Số Reynolds (hoặc lưu lượng thực tế), có thể được sử dụng để hiệu chính đầu ra của đồng hồ. Tập này thường được trình bày dưới dạng đường cong chuẩn.

Sai lệch về kích thước do sai lệch nhiệt độ và áp suất giữa hiệu chuẩn và vận hành có thể được hiệu chính như mô tả trong 4.7.

...

...

...

8.3.2.1  Quy định chung

Để giảm thiểu độ không đảm bảo của hiệu chuẩn, hiệu chuẩn phải được tiến hành:

A) Phù hợp với thực hành tốt phòng thử nghiệm;

B) Theo các phương pháp được công nhận bởi tiêu chuẩn;

C) Tại phòng thí nghiệm hoạt động theo tiêu chuẩn ISO / IEC 17025;^[40]

D) Trong điều kiện lưu lượng tốt (xem 8.3.2.4);

E) Trong điều kiện lưu lượng ổn định (xem 8.3.2.4);

F) Trong khoảng thời gian có ý nghĩa thống kê (xem 8.3.3.2.2);

G) Qua dải Reynolds thích hợp để mô tả phản ứng chức năng của đồng hồ. Nên có đủ số điểm để mô tả đặc điểm tính chính xác của đồng hồ;

...

...

...

i) Khi có thể, các phần ống đầu nguồn và cuối nguồn của đồng hồ nên được sử dụng cho cả việc hiệu chuẩn ban đầu và hiệu chuẩn lại. Trường hợp này không thực tế thì nên sử dụng các ống hiệu chuẩn giống hệt các phần ống đầu nguồn và cuối nguồn (kể cả thiết bị ổn định dòng chảy nếu được sử dụng). Đối với việc hiệu chuẩn ban đầu, có những thuận lợi và bất lợi khi sử dụng các ống bản sao hơn là ống thực tế: sử dụng các ống thực tế thì tốt hơn cho việc hiệu chuẩn ban đầu, nhưng nếu sử dụng các ống bản sao để sử dụng cho các lần hiệu chuẩn kế tiếp, chúng nên được sử dụng cho hiệu chuẩn ban đầu để có thể nhìn thấy bất kỳ thay đổi trong đồng hồ. Các yêu cầu cho việc sắp xếp đường ống đầu nguồn (dù là ống thực tế hoặc bản sao của ống) của đồng hồ có thể là quan trọng;

J) Lắp đặt đồng hồ đầu nguồn phải được mô tả đầy đủ;

K) Khi có thể, ở nhiệt độ và áp suất tương tự để đo các điều kiện hoạt động. Nếu không thể, xem Điều 4.7 và Phụ lục A.

8.3.2.2  Thời gian hiệu chuẩn

Thời gian của một phép đo (một lưu lượng đơn) phải đủ lớn để làm cho ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên trong quá trình đo do sự rối loạn trong dòng chảy là không đáng kể. Thời gian cũng phải đủ lớn để cho phép không chính xác do thời gian đáp ứng của các quá trình đo được đưa ra bởi thay đổi lưu lượng và các điều kiện trước và sau khi thử nghiệm là không đáng kể. Cũng như bất kỳ hiệu chuẩn lưu lượng kế, thời gian phải đủ lớn để giảm độ độ không đảm bảo được đưa ra bởi độ phân giải đầu ra đồng hồ đến mức không đáng kể.

8.3.2.3  Độ không đảm bảo của thiết bị hiệu chuẩn

Độ không đảm bảo của các phép đo được thực hiện tại thiết bị thử nghiệm phải đủ thấp để có thể đáp ứng được quỹ độ không đảm bảo của hệ thống đo lường tổng thể. Hệ thống đo tham chiếu phải có độ không đảm bảo nhỏ hơn ít nhất ba lần so với hệ thống đang thử, khi có thể.

8.3.2.4  Điều kiện dòng chảy

Các điều kiện đường ống đầu nguồn trong phòng thử nghiệm phải được lựa chọn sao cho các sai số bổ sung tối thiểu (phù hợp với yêu cầu tính năng nêu tại Điều 5).

...

...

...

Các tấm đục lỗ tạo ra sự nhiễu loạn đáng kể. Hiệu chuẩn ngay phía dưới của một tấm đục lỗ ảnh hưởng đến khả năng lặp lại ngắn hạn của một USM khi tấm đục lỗ gần với đồng hồ, thường ít hơn 10D.

Hiệu chuẩn sử dụng kỹ thuật tắt mở với dòng chảy liên tục có những ưu điểm so với kỹ thuật tắt mở với dòng chảy dừng do vận tốc dòng chảy là không đổi trong suốt quá trình thu thập dữ liệu hiệu chuẩn.

8.3.2.5  Phạm vi hiệu chuẩn giới hạn ở hiệu chuẩn ban đầu

Không thể thử nghiệm USMs lớn đến tốc độ lưu lượng lớn nhất của chúng, vì những hạn chế của các thiết bị thử nghiệm hiện có sẵn. USM được chấp nhận trong phạm vi Số Reynolds mà nó đã được hiệu chuẩn.

Nếu sự phụ thuộc của yếu tố hiệu chuẩn vào số Reynolds đã được thiết lập cho USM, có thể chấp nhận sử dụng chất lỏng có độ nhớt thấp hơn để hiệu chuẩn chất lỏng được tìm thấy hiện trường.

Nếu muốn sử dụng USM ở số Reynolds cao hơn sẵn có trong phòng hiệu chuẩn chất lỏng (ví dụ trong nước nóng hoặc trong các chất lỏng nhiệt độ thấp), có thể cần phải ngoại suy. Phép ngoại suy có những rủi ro, dẫn đến độ không đảm bảo bổ sung, và chỉ chấp nhận được nếu các thuật toán là một đại diện tốt của vật lý. Độ không đảm bảo bổ sung phải được ước tính.

8.3.2.6  Hiệu chuẩn hai chiều

Hiệu chuẩn lưu lượng chỉ có giá trị đối với chiều mà đồng hồ được hiệu chuẩn. Một hiệu chuẩn lưu lượng hợp lệ cho một ứng dụng hai chiều yêu cầu cần phải hiệu chính đồng hồ theo từng chiều.

8.3.2.7  Báo cáo

...

...

...

9  Thử nghiệm tính năng

9.1  Giới thiệu

Thử nghiệm tính năng được tiến hành để đánh giá những thành phần độ không đảm bảo mà chỉ cần được xác định một lần cho một loại USM cụ thể, do đó các đồng hồ riêng lẻ không cần phải thử nghiệm. Kết quả của việc thử nghiệm tính năng phải được kết hợp trong một báo cáo chi tiết có sẵn cho người dùng.

Điều này quy định các phương pháp để đánh giá các thành phần độ không đảm bảo mà không bị loại bỏ bởi hiệu chuẩn, để ước lượng độ không đảm bảo của đồng hồ tại hiện trường. Các phương pháp này là dành cho nhà sản xuất để xác định tính năng sản phẩm của họ và cho người sử dụng hoặc các cơ sở thử nghiệm độc lập để kiểm tra xác nhận các quy định kỹ thuật của nhà sản xuất.

Thử nghiệm tính năng phải được tiến hành bởi phòng thí nghiệm hoạt động theo ISO/IEC 17025^[40] hoặc tương đương.

Các đồng hồ được sử dụng để thử nghiệm tính năng phải được trang bị tất cả các bộ phận đặc trưng của chúng (điện tử, bộ biến đổi, phần mềm ...) Hiệu lực của thử nghiệm tính năng phải được xác định rõ ràng. Thử nghiệm tính năng được khuyến cáo phải được thực hiện trên một loại USM có kích thước nhỏ hơn để đánh giá ảnh hưởng lớn nhất của các thông số hình học và thời gian trễ đến tính năng của đồng hồ.

Tiêu chuẩn này không xác định bất kỳ giới hạn nào về độ độ không đảm bảo do ảnh hưởng của hiện trường. Các giới hạn này thường được người sử dụng xác định theo yêu cầu của ứng dụng, theo các tiêu chuẩn ứng dụng áp dụng hoặc theo quy chuẩn. Độ không đảm bảo do lắp đặt được bao gồm trong độ không đảm bảo tổng (xem Điều 5).

Các thử nghiệm trong 9.2, 9.4, 9.5 và 9.6 phải được thực hiện trên ít nhất hai cỡ đồng hồ. Tốt nhất là đường kính ống phải khác nhau khoảng 2 lần. Nếu không thể, đường kính ống danh nghĩa phải khác ít nhất 100 mm.

Thử nghiệm trong 9.5 không bắt buộc khi một đồng hồ chỉ được sử dụng chung với bình chuẩn.

...

...

...

Hiệu chuẩn phải được thực hiện trong các điều kiện dòng chảy không bị xáo trộn với các lưu lượng sau: 100 %, 70 %, 40 %, 25 %, 10 % và 5 % của lưu lượng được nhà sản xuất lựa chọn (và có thể có trong thiết bị hiệu chuẩn). Các thử nghiệm này dựa trên lưu lượng, so với Số Reynolds, vì sự thay đổi lưu lượng tăng lên cùng với tốc độ dòng chảy giảm, độc lập với Số Reynolds.

Độ lặp lại phải được đo cho ít nhất ba lưu lượng (100 %, 25 % và 5 % tốc độ lưu lượng lớn nhất). Đối với mỗi lưu lượng, 10 phép đo đơn phải được thực hiện. Vận tốc, thể tích đo, thời gian và sai số phải được báo cáo. Độ lặp lại được đưa ra trong TCVN 8780:2011 (ISO 11631:1998)^[39] bởi

trong đó

s là độ lệch chuẩn của n sai số đo;

t₉₅ là của t-thống kê của người nghiên cứu đánh giá cho n - 1 điểm.

Để đo độ tái lập theo các điều kiện đã thay đổi về thời gian, cùng một đồng hồ phải được thử theo các điều kiện lắp đặt giống hệt nhau với sự khác biệt về thời gian ít nhất là một tuần. Độ tái lập phải được xác định từ sự khác biệt giữa hai hiệu chuẩn cách nhau ít nhất một tuần. Điều kiện tái lập phải được báo cáo.

Độ tái lập trong một dải tốc độ âm thanh liên tục phải được xác định để đánh giá ảnh hưởng của sự can thiệp từ tín hiệu điện và âm thanh từ các nguồn tương quan. Các phép đo phải được thực hiện với vận tốc ống cố định là 1 m/s. Phạm vi của vận tốc âm thanh phải sao cho số bước sóng giữa hai bộ biến đổi đối nghịch thay đổi bằng 2. Nói cách khác, nếu f là tần số của tín hiệu âm thanh:

...

...

...

Điều này thường có thể đạt được bằng cách thay đổi nhiệt độ của chất lỏng. Ví dụ, nếu nước được sử dụng với tần số siêu âm là 1 MHz với chiều dài đường truyền là 250 mm thì thay đổi chậm nhiệt độ từ 20 °C đến 27 °C là đủ. Để bao quát toàn bộ phạm vi, cần đo khoảng cách xấp xỉ bằng nhau về vận tốc âm thanh. Độ lệch tương đối của đường cong lưu lượng so với đường cong âm thanh phải được báo cáo.

9.3  Thử nghiệm bổ sung cho đồng hồ với bộ biến đổi gắn ngoài

Nếu đồng hồ được lắp bên ngoài thì phải tiến hành thử nghiệm bổ sung sau.

Đồng hồ được hiệu chuẩn trong 12 ống sau đây với lưu lượng sau: 100 %, 40 % và 10 % của một lưu lượng 1 do nhà sản xuất lựa chọn (và có thể đạt được trong thiết bị hiệu chuẩn):

- Một vật liệu cụ thể (ví dụ thép không gỉ) của cỡ ống với ba độ dày thành ống khác nhau;

- Bằng thép không gỉ của ba cỡ ống có cùng độ dày thành ống (trong phạm vi đường kính đường ống, nếu có thể phải có tỷ lệ ít nhất là 3:1, nếu không không thể, phải có một dải đường kính ống ít nhất 200mm; hoặc nếu nhỏ hơn 200mm thì trong khoảng sử dụng của sản phẩm)

- Thép cacbon, sắt dẻo, PVC, PVDF, PE, và ống lót vữa có kích thước ống rộng và độ dày thành ống tương tự ống thương mại.

Độ độ không đảm bảo chuẩn được tính từ sai số đo được (xem ISO/IEC Guide 98-3: 2008^[43] Điều 4).

9.4  Đánh giá độ độ không đảm bảo của đồng hồ mà tính năng được dự đoán bằng cách sử dụng qui trình dự báo lý thuyết

...

...

...

Một cách để đánh giá độ không đảm bảo này là hiệu chính ít nhất 10 đồng hồ trong các điều kiện chảy; Những hiệu chuẩn này phải được chứng kiến bởi một người độc lập. Độ không đảm bảo chuẩn được tính từ sai số đo được.

9.5  Điều kiện lắp đặt thủy động lực học

Nhà sản xuất phải xác định độ lệch tối đa S và chiều dài tối thiểu l_min cần thiết để giữ sai lệch gây ra bởi rối loạn dưới S. Nhà sản xuất có thể chỉ định nhiều cặp giá trị S, l_min. Chiều dài yêu cầu tối thiểu l_min cho mỗi rối loạn được xác định bởi các thử nghiệm trong điều này

Đường cơ sở cho các điều kiện lưu lượng tham chiếu được xác định bằng cách đo hệ số hiệu chuẩn trong lắp đặt 70D ở đầu nguồn của đồng hồ trước một thiết bị ổn định dòng chảy, trước đó bằng 10 D của đường ống thẳng. Nếu sử dụng chiều dài ngắn hơn của đường ống thẳng thay vì 70 D cho một đường cơ sở đủ, thì có thể sử dụng chiều dài ngắn hơn. Nếu các hệ số hiệu chuẩn với n D, (n + 10) D và (n + 20) D [hoặc n D, (n + 5) D và (n +10) D] của đường ống thẳng đầu nguồn đều nằm trong khoảng 0,3S (30 % độ lệch tối đa cho phép theo quy định do phụ kiện đầu nguồn) thì n D là đủ. Bất kỳ sai số nào trong đường cơ sở ảnh hưởng đến các giá trị của l_min đều được xác định.

Đối với các nhóm rối loạn chuẩn được chuẩn hóa sau đây, phải thực hiện các thử nghiệm sau:

a) Một đường cong 90 ° đơn (bán kính cong 1,5D):

1) USM ở vị trí bình thường,

2) USM quay 90 °,

3) USM quay 180°,

...

...

...

b) Hai đường cong 90 ° trong mặt phẳng vuông góc (bán kính cong 1,5D, không có khoảng cách giữa các đường cong):

1) USM ở vị trí bình thường,

2) USM quay 45 ° (thử nghiệm này chỉ được yêu cầu ở l_min),

3) USM quay 90 °,

4) USM quay 135 ° (thử nghiệm này chỉ được yêu cầu ở l_min),);

c) Một chỗ mở rộng tiêu chuẩn có đường kính mở rộng 2: 3 hoặc 3: 4;

d) Bước đường kính với độ lớn 5% làm tăng đường kính trong (hoặc giá trị lớn hơn, nếu nhà sản xuất cho phép các bước lớn hơn);

e) Nếu nhà sản xuất yêu cầu, một thiết bị ổn định dòng chảy được chọn và định vị bởi nhà sản xuất kết hợp với các sự rối loạn được liệt kê trong a) đến d).

Các thử nghiệm phải được tiến hành cho ít nhất hai Số Reynolds. Tỷ lệ 5: 1 giữa hai số Reynolds là lý tưởng (ví dụ: 10^5 và 2x10 ^4). Các giá trị có liên quan là các giá trị trung bình của ba phép đo đơn tại mỗi Số Reynolds. Tất cả các sai lệch trung bình được tính giữa các giá trị trong dòng chảy rối và đường cơ sở phải nằm trong S.

...

...

...

9.6  Mô phỏng sự cố đường truyền và thay thế các bộ phận

Trường hợp có khả năng một đồng hồ vẫn hoạt động trong trường hợp sự cố đường truyền, ảnh hưởng của sự cố phải được xác định tại hiệu chuẩn dòng chảy của đồng hồ bằng cách mô phỏng sự cố của một hoặc nhiều đường truyền. Thử nghiệm nên được thực hiện tại hoặc xung quanh điểm giữa của phạm vi hoạt động dự kiến của đồng hồ. Trong quá trình thử nghiệm, lưu lượng nên được thay đổi 20 % để đảm bảo rằng đồng hồ đáp ứng một cách thích hợp.

Nếu thiết bị được thiết kế để cho phép trao đổi các bộ phận mà không cần tháo dỡ, nhà sản xuất phải chứng minh khả năng của đồng hồ để thay thế hoặc định vị lại bộ biến đổi, bộ phận điện tử và phần mềm mà không làm thay đổi đáng kể tính năng của đồng hồ. Điều này phải được chứng minh cho:

- Điện tử;

- Bộ biến đổi của các dạng đường khác nhau.

Khi các linh kiện được thay đổi, thay đổi kết quả sai số trung bình của đồng hồ đo không được lớn hơn giá trị được xác định để đảm bảo rằng đồng hồ duy trì độ độ không đảm bảo yêu cầu theo Điều 6 .

10  Đặc tính của đồng hồ

10.1  Thân đồng hồ, vật liệu, kết cấu

10.1.1  Vật liệu và sản xuất

...

...

...

10.1.2  Cổng siêu âm

Do chất lỏng được đo có thể chứa một số tạp chất (ví dụ: chất khí, các chất lỏng hoặc chất rắn), các cổng bộ biến đổi phải được thiết kế để giảm khả năng khí, chất lỏng khác hoặc chất rắn tích tụ trong các cổng của bộ chuyển đổi.

Để giảm thiểu các ảnh hưởng của khí hoặc tích tụ, bộ biến đổi không nên được lắp đặt ở đầu hoặc cuối của đường ống.

10.1.3  Trang bị chống lăn

Đồng hồ phải được thiết kế sao cho thân đồng hồ không lăn khi nằm trên bề mặt nhẵn có độ dốc đến 10 % (5,7 °). Điều này là để tránh thiệt hại cho bất kỳ bộ biến đổi nhô ra và hệ thống điện tử khi USM tạm thời đặt trên mặt đất trong quá trình lắp đặt hoặc công việc bảo trì.

Đồng hồ phải được thiết kế theo cách dễ dàng và an toàn khi sử dụng đồng hồ trong quá trình vận chuyển và lắp đặt; Tuy nhiên, chỉ trang bị chống lăn khi vận chuyển là không đủ. Cần phải có thêm vòng móc cẩu hoặc khe hở cho đai nâng

10.1.4  Thiết bị ổn định dòng chảy

Một thiết bị ổn định dòng chảy (một thiết bị nhằm cải thiện tính ổn định và hình dạng của biên dạng dòng chảy bên trong USM) gắn chặt với USM, được coi là một phần của USM. Theo mục đích của tiêu chuẩn này, sự kết hợp của thiết bị ổn định dòng chảy và USM được coi là "USM".

Một thiết bị ổn định dòng chảy, không gắn với USM nhưng luôn luôn được sử dụng cùng với USM và ống nối, tạo thành bộ USM (USMP). Trong một thiết lập hai chiều, một lỗ thăm nhiệt cũng có thể là một phần của USMP. Trong một USMP, thiết bị ổn định dòng chảy thường được gắn ở khoảng cách 3D tới 10 D ở đầu nguồn của USM.

...

...

...

10.1.5  Ghi nhãn

Ghi nhãn thường được bao gồm trong các tiêu chuẩn và quy chuẩn. Nên có những thông tin sau trên nhãn:

A) Nhà sản xuất, số model và số sê-ri;

B) Kích thước đồng hồ, cấp mặt bích, và khối lượng tổng (nếu dụng cụ nặng);

C) Mã và vật liệu thiết kế đồng hồ, mã mã và vật liệu thiết kế mặt bích;

D) Áp suất vận hành tối đa và phạm vi nhiệt độ hoạt động;

E) Lưu lượng thể tích thực tế lớn nhất và nhỏ nhất mỗi giờ;

F) Chiều dương hoặc dòng chảy thuận;

G) Hướng của đồng hồ ("lắp chiều nào lên trên”);

...

...

...

I) Sự phù hợp với tiêu chuẩn.

Nhãn có thể bao gồm:

1) Số đơn đặt hàng hoặc số đặt hàng của cửa hàng;

2) Nhận dạng phê duyệt đo lường hợp lệ;

3) Chứng nhận đồng hồ chống cháy nổ.

Nếu cổng bộ biến đổi có thể truy cập, mỗi cổng bộ biến đổi phải được đánh dấu vĩnh viễn với một ký hiệu duy nhất để dễ dàng tham khảo. Nếu ghi nhãn được đóng dấu vào thân đồng hồ đo, thì dấu áp suất thấp có thể được sử dụng tạo ra một dấu vết đáy tròn.

10.1.6  Bảo vệ chống ăn mòn

Ngay sau khi sản xuất, bề mặt bên trong của đồng hồ, đoạn ống và thiết bị ổn định dòng chảy cần được bảo vệ chống ăn mòn nếu được yêu cầu

10.2  Bộ biến đổi

...

...

...

Kiểu bộ biến đổi phải phù hợp với điều kiện ứng dụng, ví dụ độ nhớt của chất lỏng.

10.2.2  Ghi nhãn

Nếu cổng bộ biến đổi có thể truy cập, mỗi bộ biến đổi phải được đánh dấu vĩnh viễn bằng một số sê-ri duy nhất.

10.2.3  Cáp

Nếu USM nhạy với đặc tính của cáp bộ biến đổi đơn lẻ, thì cáp phải được coi như là một phần của đồng hồ đo và phải được đánh dấu cảnh báo cho biết đặc tính nào không được thay đổi, ví dụ chiều dài.

10.3  Thiết bị điện tử

10.3.1  Yêu cầu chung

Hệ thống điện tử của USM thường bao gồm các nguồn cấp điện, máy vi tính, các bộ phận xử lý tín hiệu và các mạch kích thích bộ biến đổi siêu âm.

Tất cả các thiết bị điện tử phải phù hợp với các tiêu chuẩn quốc gia về an toàn điện và phản ứng đối với ảnh hưởng của điện từ và môi trường. Ngoài ra, họ có thể quy định các yêu cầu về vỏ bọc chống nổ và thiết kế an toàn. Các tiêu chuẩn này thường nói rằng thiết bị này sẽ vận hành trong phạm vi các điều kiện môi trường. Phù hợp các tiêu chuẩn (như FCC, CE, IEC, IP) được đánh dấu trên thiết bị. Khi một thiết bị cho một lắp đặt cụ thể, nếu thiết bị phù hợp với tiêu chuẩn thì phải được kiểm tra xác nhận xem những tiêu chuẩn nào bao gồm vận hành cụ thể này. Phù hợp với tiêu chuẩn có thể được kiểm tra bằng cách kiểm tra các ghi nhãn và tài liệu của nhà sản xuất. Trong một lắp đặt cụ thể, có thể có các yêu cầu cao hơn tiêu chuẩn quốc gia. Trong trường hợp đó, sự phù hợp sẽ được xác minh dựa trên từng trường hợp cụ thể.

...

...

...

Nhà sản xuất phải xác định nguồn cấp điện cần thiết, dung sai về điện áp và điện năng tiêu thụ. Phản ứng của USM đối với ngắt điện và tổn hao áp phải được quy định.

10.3.3  Dòng chảy xung động

Đồng hồ đo phải đối phó với dòng không ổn định. Với mục đích đó, các tín hiệu có thể được truyền với tốc độ không cố định. Nhà sản xuất phải xác định tần số dao động dòng chảy tối đa.

10.3.4  Vỏ bọc cáp và cách điện

Vỏ bọc cáp, cao su, chất dẻo và các phần tiếp xúc khác phải chịu được ánh sáng cực tím, nước, dầu và mỡ.

10.3.5  Ghi nhãn

Mỗi bộ phận điện tử phải được ghi nhãn cố định với số phiên bản duy nhất để dễ dàng tham chiếu. Danh sách các bộ phận điện tử bao gồm số phiên bản phải được nhà sản xuất cập nhật như một phần của hệ thống quản lý phiên bản đáng tin cậy.

10.4  Phần mềm

10.4.1  Phần mềm hệ thống

...

...

...

Có thể kiểm tra xác nhận tất cả các hằng số và các thông số trong khi đồng hồ đang hoạt động. Tổng kiểm tra hoặc bản ghi sự kiện phải được cung cấp để xác nhận rằng không có thay đổi trái phép nào được thực hiện cho phần mềm.

Tổng kiểm tra và phiên bản phần mềm phải được đề cập trong báo cáo hiệu chuẩn.

Điều này chỉ yêu cầu đối với giao nhận thương mại và đồng hồ thương mại.

10.4.2  Sự gián đoạn

Vì USM là đồng hồ điện tử, phần mềm hệ thống có thể đưa ra các gián đoạn tính toán lưu lượng, ví dụ, do cài đặt mức. Do đó, phần mềm phải được thiết kế sao cho tránh gián đoạn tính toán dòng chảy.

10.4.3  Ghi nhãn và quản lý phiên bản

Nhà sản xuất phải duy trì hồ sơ của tất cả các sửa đổi phần mềm bao gồm số sêri sửa đổi, ngày sửa đổi, kiểu đồng hồ áp dụng và phiên bản bảng mạch, cũng như mô tả về thay đổi phần mềm được thực hiện bởi nhà sản xuất hoặc bởi đại diện của nhà sản xuất.

Số phiên bản phần mềm, ngày phiên bản, số sêri hoặc tổng kiểm tra phải có sẵn để kiểm tra chip phần mềm, màn hình hoặc cổng truyền thông kỹ thuật số.

Nhà sản xuất có thể nâng cấp phần mềm theo thời gian để cải thiện tính năng của đồng hồ hoặc để thêm các tính năng bổ sung. Nhà sản xuất phải thông báo cho người sử dụng nếu phiên bản phần mềm ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ đo lưu lượng.

...

...

...

Có thể xem và in các thông số cấu hình đo lưu lượng sử dụng bởi hệ thống điện tử, ví dụ như các hằng số hiệu chuẩn, kích thước đồng hồ, khoảng trung bình thời gian và tỷ lệ lấy mẫu. Các quy định phải được thực hiện để ngăn ngừa sự thay đổi tình cờ hoặc không thể phát hiện được của các thông số ảnh hưởng đến tính năng của đồng hồ. Các quy định phù hợp bao gồm một công tắc hoặc cáp nối có thể bịt kín, hoặc một chip bộ nhớ chỉ đọc cố định với kiểm tra tổng có thể xác nhận hoặc cảnh báo nhật ký sự kiện. Đối với mỗi sự kiện với USM (hiệu chuẩn, sửa chữa, vv) một danh sách tham số đầy đủ trước và sau khi sự kiện phải có sẵn tại trạm đo.

Khi lưu lượng đầu ra chỉ th là không hợp lệ, phải cung cấp trạng thái cảnh báo đầu ra “đầu ra không hợp lệ”

Có thể cung cấp các trạng thái cảnh báo đầu ra sau:

1) Cảnh báo: khi bất kỳ một số thông số theo dõi nào đó nằm ngoài vận hành bình thường trong một thời gian dài đáng kể

2) Sự cố từng phần: khi một hoặc nhiều kết quả đường truyền đa đường truyền siêu âm không sử dụng được.

Điều này chỉ yêu cầu đối với giao nhận thương mại và đồng hồ thương mại.

10.4.5  Đầu vào để chẩn đoán

Tối thiểu các phép đo sau phải được cung cấp cho các mục đích chẩn đoán:

A) Vận tốc dòng chảy dọc trục trung bình không tuyến tính qua đồng hồ;

...

...

...

C) Tốc độ âm thanh dọc theo mỗi đường truyền siêu âm;

D) Tốc độ âm trung bình;

E) Khoảng thời gian trung bình;

F) Phần trăm xung được chấp nhận cho mỗi đường truyền siêu âm;

G) Tỷ số tín hiệu tới tiếng ồn và điều chỉnh khuếch đại;

H) Tình trạng và chỉ số chất lượng đo lường;

I) Chỉ báo sự cố và báo động;

J) Tùy chọn, vận tốc dòng chảy dọc trục trung bình tuyến tính.

Đồng hồ đo phải được cung cấp một thiết bị để lưu trữ các giá trị này trong một tệp dữ liệu.

...

...

...

10.5  Thay đổi các bộ phận

Nếu không thể thay thế hoặc định vị lại bộ biến đổi, bộ phận điện tử và phần mềm mà không làm thay đổi đáng kể tính năng của đồng hồ (nghĩa là nằm trong yêu cầu kỹ thuật độ lái lập), thì đồng hồ phải được hiệu chuẩn lại. Xem 9.6.

Quy trình được sử dụng phải được quy định khi các bộ phận phải thay đổi, bao gồm các phép đo và điều chỉnh cơ học, điện hoặc loại khác. Bất kỳ thay đổi nào của các bộ phận mà không hiệu chuẩn lại đồng hồ có thể dẫn đến độ không đảm bảo bổ sung do nhà sản xuất quy định.

Nếu các bộ phận được thay thế bởi các phiên bản khác hoặc mới hơn thì phải xác định ưu điểm và khuyết điểm của chúng. Nhà sản xuất phải cung cấp một hệ thống quản lý phiên bản đáng tin cậy.

10.6  Xác định khối lượng riêng và nhiệt độ

10.6.1  Khối lượng riêng

Nếu có yêu cầu để chuyển đổi lưu lượng thể tích sang lưu lượng thể tích lượng hoặc lưu lượng thể tích theo các điều kiện tiêu chuẩn, khối lượng riêng chất lỏng phải được xác định.

Mật độ chất lỏng có thể được xác định bằng:

A) Đo trực tiếp;

...

...

...

C) Đo gián tiếp

Với điều kiện đáp ứng các yêu cầu về tính năng (xem khoản 5), một giá trị khối lượng riêng cố định có thể được sử dụng.

10.6.2  Đo nhiệt độ

Bất kỳ thiết bị đo nhiệt độ nào đều không được ảnh hưởng đến tính năng của USM; Nhiệt kế nên được lắp đặt cuối nguồn của USM. Nếu USM là hai hướng, thì nhiệt kế nên cách ít nhất 15D cuối nguồn của USM.

Thiết bị đo nhiệt độ phải đảm bảo đo lường đại diện cho nhiệt độ tại đồng hồ đo. Điều này đặc biệt quan trọng nếu yêu cầu thể tích hoặc khối lượng tiêu chuẩn.

11  Thực hành vận hành

11.1  Tổng quan

Điều này hướng tới người sử dụng, để đảm bảo rằng khi USM đưa vào hoạt động vẫn duy trì được các yêu cầu tính năng sau khi lắp đặt

Ngược với các đồng hồ khác, USM có thể đưa ra thông tin chẩn đoán mở rộng thông qua đó có thể xác minh chức năng của đồng hồ. Dựa vào khả năng chẩn đoán mở rộng, tiêu chuẩn này khuyến khích việc bổ sung và sử dụng chẩn đoán tự động thay vì kiểm tra chất lượng thủ công.

...

...

...

11.2  Quá trình đánh giá

Một chu trình kiểm tra lập các tài liệu chính và các đặc tính cơ bản của USM trong suốt vòng đời của đồng hồ. Xem Hình 6

Chi trình kiểm tra bao gồm một hoặc tất cả quá trình sau:

a) Sản xuất

b) Kiểm tra chấp nhận tại nhà máy (FAT)

c) Hiệu chuẩn

d) Vận hành tại hiện trường và giám sát dựa trên điều kiện

e) Hiệu chuẩn lại

Các hồ sơ được tạo ra bởi các qui trình trên:

...

...

...

2) Giấy chứng nhận thử nghiệm;

3) Giấy chứng nhận hiệu chuẩn;

4) Các giấy chứng nhận/ biên bản thay đổi thông số;

5) Các giấy chứng nhận/ biên bản thay thế thiết bị;

6) Báo cáo giám sát

Hình 6 - Chu trình kiểm tra

Các chỉ thị đặc tính được suy ra từ phép đo và dữ liệu chuẩn đoán được quy định trong 10.4.5

- Dấu vết tốc độ âm;

...

...

...

- Kết quả so sánh lẫn nhau;

- Hồ sơ nhật ký

11.3  Chẩn đoán vận hành

11.3.1  Tốc độ âm

11.3.1.1  Tổng quan

Khi đo thành phần chất lỏng, nhiệt độ và áp suất, tốc độ âm tham chiếu (RSOS) có thể được so sánh với giá trị đo được. Đối với nước và chất lỏng khác có dữ liệu tốc độ âm chính xác, tốc độ âm là công cụ tuyệt vời để giám sát không chỉ đồng hồ đo chất lỏng siêu âm mà cả các thành phần khác trong hệ thống như bộ truyền tín hiệu nhiệt độ.

Tốc độ âm được đo bằng USM, "SOS đo được" (MSOS), chịu ảnh hưởng bởi:

a) Chất lỏng;

b) Áp suất (phụ thuộc nhỏ);

...

...

...

d) Hình học của phần đo;

e) Đo thời gian chuyển tiếp (theo đồng hồ).

11.3.1.2  So sánh SOS tuyệt đối

Nếu có cả MSOS và RSOS, chúng có thể được so sánh: so sánh tuyệt đối.

Sự khác biệt giữa MSOS và RSOS có thể chỉ ra:

a) Sự xác định thiếu đồng bộ của MSOS và RSOS do trễ thời gian phân tích;

b) Hư hỏng của:

1) USM

2) Đo nhiệt độ

...

...

...

Các kỹ thuật thống kê có thể hữu ích cho việc giám sát MSOS và RSOS theo thời gian.

11.3.1.3  So sánh SOS tương đối; Dấu vết

USM có hai hoặc nhiều đường truyền có thể được kiểm soát bằng cách so sánh các giá trị SOS trên mỗi đường truyền: so sánh tương đối.

Các ưu điểm là:

- Phép đo có thể được thực hiện dưới điều kiện dòng chảy;

- Tính toán có thể được thực hiện tự động như là một phần của một gói chẩn đoán

Sự so sánh có thể được biểu diễn bằng đồ hoạ như là một "dấu vết". Ví dụ, trong hình 7, dấu vết được biểu diễn từ đồng hồ đo chất lỏng siêu âm năm đường truyền, thể hiện độ lệch tương đối được đo theo qui trình dự báo lý thuyết và hiệu chuẩn dòng chảy. Hình 7 chỉ ra cả các độ lệch tương đối khác nhau của tốc độ âm từ các đường truyền khác nhau. Độ lệch tương đối được đánh số theo con số đường truyền: 5/1 nghĩa là tốc độ âm từ đường truyền số 5 chia cho tốc độ của đường truyền số 1, v.v ...

CHÚ DẪN:

...

...

...

Kí hiệu của đường truyền I = (1...5)

c(n_i)

SOS của đường truyền n_i

[c(n_i)/c(n_i)]

Độ lệch tương đối trong tỉ số SOS

1

Quy trình dự báo lý thuyết

2

Hiệu chuẩn dòng chảy

...

...

...

Đây chỉ là một ví dụ và phải chú ý rằng các biểu đồ khác có thể được lập, tùy thuộc đặc tính của đồng hồ, xem như là một dấu vết.

Sự thay đổi hình dáng dấu vết theo thời gian có thể chỉ ra lỗi của một đường truyền của USM với khả năng đo sai. Dấu vết từ FAT, thử tĩnh, hiệu chuẩn lưu lượng và hiện trường có thể được so sánh theo trình tự để kiểm soát những thay đổi trong hoạt động của USM.

11.3.2  Tỉ số vận tốc

Vận tốc đường truyền riêng lẻ của đồng hồ đo có mối quan hệ đơn nhất phản ánh biên dạng dòng chảy được tạo ra bởi cấu hình đường ống. Ngoại trừ ở tốc độ thấp hoặc Số Reynolds thấp, các mối quan hệ này không thay đổi đáng kể theo thời gian trong điều kiện vận hành của bình thường và do đó có thể được kiểm soát trực tuyến như một công cụ chẩn đoán.

11.3.3  Các thông số khác

Mặc dù tốc độ âm (SOS) là một trong những thông số quan trọng nhất được sử dụng để kiểm tra xác nhận nhưng có nhiều tham số khác có thể được kiểm soát để đảm bảo tính năng tối ưu, và sự kết hợp của chúng có thể xem như nền tảng của một hệ thống hoàn hảo.

11.4  Chu trình kiểm tra trong vận hành; so sánh lẫn nhau và giám sát

11.4.1  Kiểm tra so sánh lẫn nhau (với chuỗi nhiều đồng hồ nối tiếp)

Nếu USM hoạt động với nhiều đồng hồ mắc nối tiếp, ví dụ thông qua việc lắp đặt nối tiếp lâu dài hoặc lắp nối tiếp giai đoạn ngắn, đầu ra và các thông số thiết yếu từ mỗi đồng hồ có thể được kiểm soát và so sánh để xác định sự thống nhất giữa hai đồng hồ. Nếu cần thiết có thể thiết kế hệ thống dự phòng 100%, một trong những đồng hồ có thể được chỉ định là đồng hồ kiểm tra và chỉ sử dụng cho hoạt động kiểm tra nội bộ.

...

...

...

Chênh lệch lưu lượng thể tích phải được đánh giá theo giới hạn kiểm soát được thiết lập đối với phương pháp so sánh lẫn nhau cụ thể. Nếu chênh lệch vượt quá giới hạn kiểm soát và trước khi bất cứ hoạt động nào xảy ra, cần phải xử lý sự cố để xác định đồng hồ nào có thể bị lỗi và liệu có bất cứ ảnh hưởng từ bên ngoài nào tác động đến hoạt động của các đồng hồ hay không.

Phụ lục C TCVN 9438-1:2017 (ISO 17089-1:2010) ^[41] trình bày một ví dụ từ phương pháp đồng hồ chuẩn với 2 USM nối tiếp.

11.4.2  Giám sát

11.4.2.1  Tổng quan

Kiểm soát trên dữ liệu đo lường khiến USM không bị xáo trộn. Tuy nhiên, có thể có các lý do để tiến hành kiểm tra bên trong thân đồng hồ giảm áp và bộ biến đổi của đồng hồ. Trong trường hợp bộ biến đổi kiểu chèn, có thể tháo dỡ chúng để kiểm tra độc lập với điều kiện làm việc

11.4.2.2  Kiểm tra dòng “không”

USM được tách ra từ dòng sản xuất và vận tốc chất lỏng được kiểm tra để xác nhận rằng việc ghi lại các tham số đó trên tất cả các đường truyền siêu âm là “không”. Kiểm tra dòng “không” chỉ có thể đạt được ngoài hiện trường nếu có thể duy trì nhiệt độ ổn định và cô lập hoàn toàn. Nếu có nghi ngờ, thì việc kiểm tra có thể bị hủy bỏ.

Nếu có thể, vận hành viên có thể xác nhận việc đo của USM gần điểm “không” khi không có chất lỏng chảy qua đồng hồ. Khi tiến hành việc kiểm tra này, vận hành viên có thể bỏ qua chức năng “cut-off dòng chảy thấp bất kỳ”, và chú ý rằng chênh lệch nhiệt độ khi đồng hồ vận hành sẽ làm xuất hiện dòng đối lưu nhiệt trong chất lỏng tuần hoàn bên trong đồng hồ mà USM có thể đo như là lưu lượng. Với một số loại đồng hồ, gradient thẳng đứng SOS là thiết bị hiển thị gradient nhiệt độ và các vấn đề liên quan đến dòng đối lưu

Bù “không” có thể chỉ ra một vấn đề cơ bản hơn với USM, hoặc người dùng có thể muốn thực hiện kiểm tra chẩn đoán bổ sung như là một phần của một lặp lại các quy trình dự đoán lý thuyết.

...

...

...

Cặn do các điều kiện truyền dẫn lỏng thông thường, ví dụ như bẩn, sáp hoặc cát, có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của đồng hồ và cần tránh. Những ảnh hưởng tương tự cũng có thể xảy ra do rỉ sét của bề mặt bên trong không được xử lý hoặc lớp phủ bên trong bị hỏng. Bề mặt bên trong và độ nhám thành ống nên được theo dõi để thay đổi bằng cách sử dụng phương pháp quang học (trực quan) cũng như chẩn đoán đồng hồ đo. Khoảng thời gian theo dõi được lựa chọn phải phụ thuộc vào độ nhạy của USM cũng như sự thay đổi mong muốn độ nhám của thành ống. Nếu ống đồng hồ sạch và dấu hiệu gia công nguyên bản có thể quan sát rõ ràng thì có thể không cần thiết đo lại.

Ống của USM có thể phải kiểm tra sự có mặt của tạp chất bằng cách hoặc ngừng sử dụng đồng hồ hoặc sử dụng phạm vi ống hoặc thiết bị tương tự để đảm bảo rằng không có sự hình thành hạt hoặc những thay đổi trên bề mặt ống có thể ảnh hưởng đến tính năng của đồng hồ. Việc truy cập vào các thiết bị giám sát có thể thông qua lỗ lấy áp trên đường ống hoặc thông qua các cổng được tạo ra với mục đích kiểm tra tại phía đầu nguồn và phía cuối nguồn đoạn ống lắp nối tiếp với đồng hồ. Nếu các thiết bị cuối cùng được sử dụng cần đảm bảo chúng không gây ra các nhiễu loạn cục trong chất lỏng chảy.

11.5  Hiệu chuẩn lại

11.5.3.1  Tổng quan

Tùy thuộc vào kết quả chẩn đoán, các quy định nội bộ của công ty hoặc các quy tắc do người có trách nhiệm đưa ra, USM có thể cần được hiệu chuẩn lại.

11.5.2  Chu kỳ hiệu chuẩn lại

Khoảng thời gian giữa các lần hiệu chuẩn lại liên tiếp phụ thuộc vào một số yếu tố, bao gồm:

a) Độ tái lập dài hạn của đồng hồ;

b) Rủi ro thương mại;

...

...

...

d) Diễn giải về thông tin chẩn đoán như trong 11.3 và 11.4.

Khi chu kỳ hiệu chuẩn lại ban đầu đã được chấp nhận, kết quả hiệu chuẩn lại mới có thể ảnh hưởng đến khoảng thời gian. Các kỹ thuật thống kê có thể hữu ích.

11.5.3  Hiệu chuẩn lại tại hiện trường

11.5.3.1  Tổng quan

Ảnh hưởng của điều kiện lắp đặt và điều kiện vận hành trên USM có thể được giảm bằng cách hiệu chuẩn đồng hồ đo tại hiện trường. Nhìn chung, các thiết bị điện tử được sử dụng trong USM hiện đại không phải là đối tượng chênh lệch đáng kể. Hơn nữa, các bộ biến đổi thường là loại lắp bên ngoài hoặc được lắp đặt trong vỏ bọc cách ly các yếu tố bộ biến đổi từ chất lỏng. Do đó, hiệu chuẩn thường không yêu cầu như là một chức năng của thời gian, nhưng có thể được yêu cầu để giảm các ảnh hưởng khác đến hệ số hiệu chuẩn. Những ảnh hưởng như vậy có thể bao gồm a) đến c).

a) Hiệu ứng lắp đặt, tức là thủy lực đầu nguồn.

Mức độ tiềm năng của các hiệu ứng lắp đặt có thể được xác định bằng cách thử nghiệm tính năng (xem Điều 9).

b) Đặc tính chất lỏng, và đặc biệt, thay đổi độ nhớt.

Ảnh hưởng này khác với thiết kế đồng hồ. Để ước tính ảnh hưởng của việc thay đổi độ nhớt, có thể sử dụng dữ liệu hiệu chuẩn hoặc ước tính có thể được thực hiện bằng cách tham chiếu đến dữ liệu được trình bày trong Phụ lục B.

...

...

...

Sự thay đổi bề mặt ống đầu nguồn có thể ảnh hưởng đến K_p, xem Phụ lục B. Sự ăn mòn, xói mòn hoặc nhiễm bẩn của phần đo có thể làm thay đổi tiết diện, A, và các yếu tố hình học đường truyền.

Việc hiệu chuẩn các USM tại hiện trường có thể thực hiện bằng một trong các phương pháp chung sau đây:

1) Hiệu chuẩn trực tiếp với một bình chuẩn thể tích;

2) Hiệu chuẩn sử dụng bình chuẩn thể tích và đồng hồ chuẩn trung cấp;

3) Hiệu chuẩn với đồng hồ chuẩn.

Nói chung, sử dụng một phương pháp liên quan đến một bình chuẩn thể tích dẫn đến độ không đảm bảo thấp hơn so với chỉ dựa vào đồng hồ chuẩn.

Một đồng hồ chuẩn độc lập có thể được kết hợp với hệ thống đồng hồ đo ở giai đoạn thiết kế và sau đó sử dụng định kỳ để chứng minh đồng hồ đo. Nếu phương pháp này được sử dụng, đồng hồ chuẩn có thể được trả lại định kỳ cho phòng thử nghiệm hiệu chuẩn, hoặc một hệ thống chứng minh di động có thể được sử dụng để hiệu chính đồng hồ chính. Khi sử dụng đồng hồ chuẩn, cần chú ý giảm thiểu khả năng “sai số chế độ thông thường”, tức là ảnh hưởng tương đương trên cả đồng hồ đo công việc và đồng hồ chuẩn. Ví dụ, trong một ứng dụng có thể nhiễm bẩn, thì đồng hồ chuẩn có thể được lắp đặt trong một cách mà nó có thể được bỏ qua. Mục đích của việc đó là giữ đồng hồ chuẩn trong điều kiện ban đầu, bằng cách sử dụng đồng hồ trong thời gian ngắn hơn hoặc bằng cách cho phép đồng hồ được làm sạch theo định kỳ.

11.5.3.2  Bình chuẩn

Các bình chuẩn thể tích có thể được sử dụng để hiệu chuẩn USMs tại hiện trường. Trong quá khứ, các thiết bị này chủ yếu được sử dụng để hiệu chuẩn các đồng hồ cơ học như lưu lượng kế thể tích hoặc tuabin, và điều quan trọng là phải nhận ra rằng sự làm việc và yêu cầu đối với USMs có thể khác nhau.

...

...

...

Đối với USMs, kiểm chứng có thể làm giảm ảnh hưởng của biên dạng tốc độ, độ nhớt và nhiệt độ. Mức độ mà một USM bị ảnh hưởng bởi những thay đổi này phụ thuộc vào thiết kế đồng hồ và có thể được đánh giá bằng cách thử nghiệm và / hoặc phân tích (xem Điều 9 và phụ lục B). Việc cung cấp kiểm chứng cũng có lợi nếu thay đổi điều kiện bên trong của đồng hồ dự kiến sẽ xảy ra.

Các đồng hồ đo thời gian chuyển tiếp siêu âm thường đo vận tốc trên một hoặc nhiều đường truyền, sau đó tính toán lưu lượng thể tích, điều này được cung cấp như một dạng đầu ra. Thông thường khi được sử dụng với một bình chuẩn, đầu ra là dạng chuỗi xung tỷ lệ với thể tích. Thực tế là có một vài bước trong quá trình đo và đầu ra cần phải được bảo dưỡng thêm để đảm bảo việc kiểm chứng có thể được thực hiện theo yêu cầu của ứng dụng.

Trong dòng chảy rối, mỗi mẫu vận tốc đường truyền của một USM bị ảnh hưởng bởi sự đóng góp vào thời gian chuyển tiếp là kết quả của các xoáy cuộn hoặc các xoáy dọc theo đường truyền. Đây là một tính chất tự nhiên xảy ra của dòng chảy rối và có thể được chi phối độ lặp lại ngắn hạn của đồng hồ. Ổn định dòng chảy có thể làm thay đổi đặc tính của sự rối loạn đầu nguồn của đường truyền đo và do đó có thể có tác động tích cực hoặc tiêu cực lên độ lặp lại ngắn hạn.

Đối với một cỡ và thiết kế nhất định của bình chuẩn thể tích, các đặc tính kết hợp của rối loại trong dòng chảy và thiết kế cụ thể của USM cùng nhau xác định mức của độ lặp lại có thể đạt được. Về mặt này, nếu thể tích hiệu chuẩn (và thời gian) được tăng lên thì độ lặp lại tăng lên.

Thể tích hiệu chuẩn của một số bình chuẩn thể tích, như bình chuẩn pit tông cố định, là tương đối nhỏ. Do đó, điều quan trọng là chú ý đến tỷ lệ lấy mẫu và cập nhật được sử dụng trong lưu lượng kế. Ví dụ, nếu đồng hồ được thiết kế để thực hiện tất cả việc lấy mẫu, xử lý tín hiệu, tính toán và cập nhật đầu ra trên một chu kỳ, thì nó là rõ ràng không phù hợp để sử dụng với một bình chuẩn có thể tích hiệu chuẩn qua đồng hồ trong khoảng 0,5 s.

Theo hướng dẫn chung, khi sử dụng bình chuẩn thể tích, tỷ lệ mẫu phải càng cao càng tốt và nên ít chậm trễ trong việc tính toán kết quả và cập nhật kết quả đầu ra. Lọc hoặc tính trung bình của đầu ra, như có thể được sử dụng trong các ứng dụng điều khiển quá trình, không nên được áp dụng trong quá trình hiệu chuẩn.

Mục tiêu của việc thực hiện một số hoạt động kiểm chứng là để xác nhận, thông qua số liệu thống kê, rằng hệ số hiệu chuẩn trung bình thu được có một độ không đảm bảo phù hợp với yêu cầu của ứng dụng. Trong quá khứ, khi sử dụng đồng hồ cơ học, yêu cầu này đã được giảm xuống thành một quy tắc đơn giản như đạt được năm lần chạy với một khoảng mở rộng hệ số hiệu chuẩn, từ tối thiểu đến tối đa, ít hơn 0,05%. Trong ví dụ này, độ không đảm bảo có nghĩa là khoảng 0,027 %. Đối với USMs, cách tiếp cận linh hoạt hơn sẽ có lợi cho người sử dụng để áp dụng một thiết kế hệ thống và kiểm chứng thường xuyên để đáp ứng các yêu cầu của ứng dụng cụ thể. Công thức (23) mô tả mối quan hệ giữa độ không đảm bảo, U và khoảng mở rộng:

(23)

...

...

...

t₉₅ là giá trị của phân bố khả năng xác suất - t của người nghiên cứu với độ tin cậy 95% và n - 1 độ tự do;

R* là phạm vi hoặc khoảng mở rộng độ lặp lại (nghĩa là hệ số hiệu chuẩn lớn nhấn trừ hệ số hiệu chuẩn nhỏ nhất theo tỷ lệ phần trăm);

D* là một phạm vi hệ số chuyển đổi độ lệch tiêu chuẩn cho n mẫu, mỗi mẫu trong trường hợp này là một lần chạy kiểm chứng.

Tính toán này có thể được thực hiện bằng cách đưa ra một phạm vi hệ số chuyển đổi độ không đảm bảo, J như sau:

(24)

Các giá trị của J được cho trong Bảng 3 với các giá trị từ n đến 50. Để tính toán dải hoặc khoảng mở rộng cho phép cho một số lần chạy, chỉ đơn giản là trường hợp chia độ không đảm bảo yêu cầu với giá trị thích hợp của J. Ví dụ, với độ độ không đảm bảo 0,05 % trong 10 lần chạy, phạm vi hoặc khoảng mở rộng cho phép là 0,05/0,234 = 0,214 %.Tương tự, ví dụ, nếu năm lần chạy được thực hiện và phạm vi hệ số hiệu chuẩn thu được là 0,11 %, độ không đảm bảo ước tính, sử dụng J = 0,537, là 0,059 %.

Bảng 3 - Hệ số chuyển đổi độ không đảm bảo, J

Số điểm thử nghiệm

...

...

...

J

Độ không đảm bảo mục tiêu trong giá trị trung bình, ví dụ

0,027 %

0,035 %

0,050 %

0,10 %

Phạm vi cho phép của hệ số hiệu chuẩn đối với độ không đảm bảo bên trên trong giá trị trung bình

3

1,477

...

...

...

0,024 %

0,034 %

0,068 %

4

0,776

0,035 %

0,045 %

0,064 %

0,129 %

...

...

...

0,537

0,050 %

0,065 %

0,093 %

0,186 %

6

0,417

0,065 %

0,084 %

...

...

...

0,240 %

7

0,344

0,078 %

0,102 %

0,145 %

0,290 %

8

0,296

...

...

...

0,118 %

0,169 %

0,338 %

9

0,261

0,104 %

0,134 %

0,192 %

0,384 %

...

...

...

0,234

0,115 %

0,149 %

0,214 %

0,427 %

11

0,213

0,127 %

0,164 %

...

...

...

0,469 %

12

0,196

0,138 %

0,178 %

0,255 %

0,509 %

13

0,182

...

...

...

0,192 %

0,274 %

0,548 %

14

0,171

0,158 %

0,205 %

0,293 %

0,586 %

...

...

...

0,160

0,168 %

0,218 %

0,312 %

0,623 %

16

0,152

0,178 %

0,231 %

...

...

...

0,659 %

17

0,144

0,187 %

0,243 %

0,347 %

0,694 %

18

0,137

...

...

...

0,255 %

0,364 %

0,728 %

19

0,131

0,206 %

0,267 %

0,381 %

0,762 %

...

...

...

0,126

0,214 %

0,278 %

0,397 %

0,794 %

25

0,105

0,258 %

0,334 %

...

...

...

0,954 %

30

0,091

0,296 %

0,384 %

0,548 %

1,097 %

35

0,081

...

...

...

0,430 %

0,615 %

1,230 %

40

0,074

0,366 %

0,474 %

0,678 %

1,355 %

...

...

...

0,068

0,398 %

0,516 %

0,737 %

1,475 %

50

0,063

0,429 %

0,556 %

...

...

...

1,589 %

11.5.4  Hiệu chuẩn lại tại phòng thử nghiệm khi được tìm ra

11.5.4.1  Tổng quan

Việc hiệu chuẩn lại tại một cơ sở thử nghiệm đã được phê duyệt yêu cầu đồng hồ phải được tháo rỡ khỏi chỗ làm việc và vận chuyển tới cơ sở thử nghiệm. Nếu sản xuất phải liên tục thì có thể bố trí một thiết bị dự phòng để đảm bảo tính liên tục trong sản xuất

11.5.4.2  Xử lý tại hiện trường

Tại hiện trường, quy trình sau được khuyến nghị:

A) Ghi lại hồ sơ nhật ký ở điều kiện chảy (ưu tiên điều kiện dòng và áp suất không);

B) Ghi lại dòng chảy không như trong 11.4.2.2;

C) Gỡ USM hoặc USMP;

...

...

...

E) Thay USM bằng đồng hồ dự phòng, một đoạn ống hoặc mặt bích mù;

F) USM hoặc USMP không phải làm sạch trừ khi có các yêu cầu về an toàn sức khỏe quy định. Trường hợp cần làm sạch được thực hiện và ghi lại trong nhật ký sự kiện;

G) Chuẩn bị vận chuyển USM; gắn bích mù cho USM sử dụng ni tơ hoặc các kĩ thuật tương đương để ngăn ngừa những thay đổi của độ nhám thành ống và/hoặc nhiễm bẩn.

11.5.4.3  Xử lý tại phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm, quy trình sau được khuyến nghị:

A) Kiểm tra USM - ghi hình hiện trạng của USM nếu cần thiết;

B) Không cần làm sạch;

C) Gắn USM - nếu USM đã được hiệu chuẩn trước, sử dụng lại đoạn ống đầu nguồn (tốt nhất là các đoạn ống đầu nguồn giống như trong hiệu chuẩn lần trước);

D) Đảm bảo đồng tâm;

...

...

...

F) Hiệu chuẩn theo 8.3 sử dụng cùng một số điểm đặt Số Reynolds nếu USM đã được hiệu chuẩn trước đó.

Nếu một USM phải chỉnh sửa, nên hiệu chuẩn trước khi chỉnh sửa. Sau khi chỉnh sửa, không cần thực hiện đầy đủ quy trình hiệu chuẩn mới nếu thử nghiệm tính năng cho phép, nhưng cần phải kiểm tra ít nhất ở một lưu lượng.

Phụ lục A

(Quy định)

Hiệu chính nhiệt độ và áp suất

A.1  Hiệu chính nhiệt độ

Đối với tất cả các loại đồng hồ, sự hiệu chính nhiệt độ liên quan đến hình học có thể được đưa ra như một giải pháp phân tích đơn giản (xem TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010),^[41] E.2.1). Do đó, sự hiệu chính có độ độ không đảm bảo rất nhỏ và độ không đảm bảo duy nhất liên quan đến sự hiệu chính này là độ không đảm bảo liên quan đến hằng số vật liệu.

Hệ số hiệu chính dòng chảy do thay đổi nhiệt độ thân đồng hồ, ∆T được cho bởi:

...

...

...

(A.1)

trong đó

∆T = T_op - T_cal

α là hệ số giãn nở nhiệt

Vì, ∆T thường rất nhỏ và Công thức (A.1) có thể được đơn giản hóa thành:

(A.2)

hoặc cách khác, được biểu diễn như số hạng hiệu chính tương đối:

...

...

...

Bảng A.1 đưa ra giá trị điển hình của hệ số giãn nở nhiệt đối với vật liệu thân đồng hồ thông thường

Bảng A.1 - Hệ số giãn nở nhiệt thông thường trong khoảng 0 °C đến 100 °C

Vật liệu

Giá trị,/°C

Thép không gỉ (304)

17x10^-6

Thép không gỉ (316)

16x10^-6

Thép không gỉ (420)

...

...

...

Các số liệu trong Bảng A.1 khác nhau tùy theo nhiệt độ và quy trình xử lý thép. Các tính toán chính xác, nên lấy dữ liệu từ nhà sản xuất.

Một bài trình bày đồ họa của công thức (A.3) được thể hiện trong Hình A.1 cho hai vật liệu.

CHÚ DẪN:

∆qv / qv

số hạng hiệu chính tương đối

∆T

chênh lệch nhiệt độ

1

...

...

...

2

thép cacbon

3

ví dụ

Hình A.1 - Số hạng hiệu chính liên quan đến nhiệt độ đối với hai ví dụ loại vật liệu

Hình A.1 có thể được sử dụng để ước tính một cách nhanh chóng hiệu chính theo phần trăm cần thiết cho một sự thay đổi nhiệt độ nhất định. Điểm ví dụ cho sự thay đổi nhiệt độ +23 °C với thân thép không gỉ AISI 420 cho thấy sự hiệu chính +0,07 % (nghĩa là đồng hồ sẽ đánh giá thấp dòng chảy 0,07 % nếu không có sự điều chỉnh). Nếu ∆T âm thì ∆qv / qv âm (tức là đồng hồ đo quá dòng).

A.2  Hiệu chính áp suất

A.2.1  Tổng quát

Cấu trúc hình học liên quan đến hiệu chính áp suất rất phức tạp và phụ thuộc vào thiết kế thân đồng hồ, kết nối cuối và cách lắp đặt trong vận hành. Xem xét trong thị trường, các thiết kế đồng hồ khác nhau được nhóm thành ba loại:

...

...

...

B) Thân đồng hồ bao gồm một đường ống với mặt bích hàn bên ngoài ngoài;

C) Thiết kế thân đồng hồ không phải hình trụ, ví dụ dựa trên khuôn đúc.

Những phần dưới đây cung cấp phương pháp ước lượng ban đầu của hệ số hiệu chính dòng chảy tương đối cho bất kỳ kiểu thân đồng hồ nào

A.2.2  Biểu thức đơn giản tổng quan cho loại thân đồng hồ bất kỳ

Bước ban đầu trong ước lượng ảnh hưởng của áp suất, một biểu thức cơ bản có thể được rút ra bằng giả thiết thân đồng hồ bao gồm một đường ống hình trụ đơn giản. Một ước lượng biểu thị hiệu chính tương đối mong muốn lớn nhất do sự thay đổi áp suất thân đồng hồ, ∆p (như được mô tả trong TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010), ^[41] E.2.2) được đưa ra bởi:

(A.4)

Trong đó

r Là bán kính bên trong của đường ống;

...

...

...

σ là tỷ số Poisson;

E Là mô đun Young.

Nếu thân đồng hồ không đều hoặc không phải hình trụ (ví dụ có thể là trường hợp thân đúc), để nhằm mục đích ước lượng ban đầu bán kính ngoài, R, phải được lấy tại điểm có thành ống mỏng nhất, điều này sẽ cho ước lượng lớn nhất của sai số lưu lượng.

Công thức (A.4) được biểu diễn theo dạng đồ thị được trình bày trong Hình A.2 đối với dải giá trị δ/r, nghĩa là tỷ số của độ dày đường ống trên bán kính trong

CHÚ DẪN:

δ/r

∆qv / qv

...

...

...

1

0,050

∆p

Chênh áp

2

0,100

r

Bán kính trong đường ống

3

...

...

...

δ

Chiều dày thành ống

4

0,200

5

0,250

...

...

...

6

0,300

Hình A.2 - Thời gian hiệu chính tương đối liên quan đến áp suất mong muốn lớn nhất đối với tỉ số δ / r

Hình A.2 cung cấp một phương tiện nhanh chóng để ước tính thời gian điều chỉnh tương đối dòng chảy mong muốn tối đa do thay đổi áp suất thân đồng hồ. Hình này vẽ cho một loại vật liệu thân đồng hồ với môdun Young là 2 x 10^11 Pa và tỷ số Poisson là 0,3. Ví dụ ∆p = 63 bar (6,3 MPa) cho thời gian suất hiệu chính tương đối cảm ứng áp suất mong muốn lớn nhất là 0,06 % cho δ / r = 0,25. Nếu ∆p là âm thì ∆qv / qv là âm (nghĩa là đồng hồ đo quá dòng).

Do công thức (A.4) và Hình A.2 cung cấp một thuật toán hiệu chính tương đối tối đa, người đọc có thể, nếu muốn, đi thẳng đến A.4 (lấy K_e = K_s = 1) để đánh giá tầm quan trọng của yếu tố hiệu chính tương đối, Mà không cần sàng lọc trong ước tính ban đầu được cung cấp trong A.2.3 và A.2.4, vì những kết quả này có giá trị thấp hơn cho hệ số hiệu chính tương đối dòng chảy.

A.2.3  Tinh chỉnh trong ước lượng ban đầu để tính cho các thiết kế thân đồng hồ khác nhau

Mặt bích hoặc hình dạng không đều cho thân cứng lại so với phương pháp ống hình trụ đơn giản sử dụng trong A.2.2. Do đó, sự giãn nở thân đồng hồ và hệ số điều chỉnh tương đối dòng chảy ít hơn kết quả của công thức (A.4) và Hình A.2. Để bù đắp cho hiệu ứng cứng cục bộ này, thân đồng hồ "Hệ số hiệu chính kiểu" thân đồng hồ, Ks, được sử dụng để đưa ra ước tính sửa lại dòng chảy điều chỉnh tương đối:

...

...

...

(A.5)

K_s luôn nhỏ hơn hoặc bằng 1. Giá trị K_s được sử dụng cho một loại thân đồng hồ nhất định như sau:

A) Cho một thân hàn trong không có mặt bích trong vòng 2R của vị trí bộ biến đổi siêu âm, K_s = 1 nghĩa là thân đồng hồ hoạt động như một đường ống đơn giản;

B) Đối với thân đồng hồ có mặt bích (ví dụ gồm hai mặt bích hàn với ống), hoặc cho một thiết kế hàn trong đó các mặt bích lân cận nằm trong vòng 2 R của vị trí bộ biến đổi, giá trị của K_s phải được tính như mô tả trong ISO 17089-1: 2010 ^[41], E.2.3;

C) Đối với các vật liệu đo không đều, ví dụ: thân đúc, K_s thu được như sau, dựa trên hệ số hiệu chính tương đối dòng chảy trung bình:

1) Công thức (A.4), hoặc Hình A.2, được sử dụng để có được một yếu tố điều chỉnh dòng chảy thứ hai tương đối, y, Nhưng lần này dựa trên phần bức tường dày nhất;

2) K_s sau đó được tính như K_s = 0,5 [1 + (y/x)] trong đó x là ước lượng ban đầu dựa trên phần thành mỏng nhất.

A.2.4  Tinh chỉnh trong ước lượng ban đầu về các ảnh hưởng của tải cuối và sự hỗ trợ cuối cùng hoặc hạn chế

Công thức (A.4) và Hình A.2 dựa trên điều kiện trường hợp xấu nhất đối với sự giãn nở thân xuyên tâm (không có tải cuối và đầu tự do). Hiệu quả của các điều kiện tốt nhất (tải áp suất cuối và đầu tự do) để mở rộng thân đồng hồ xuyên tâm tối thiểu có thể được đưa vào tài khoản bằng cách đưa ra một “hệ số hiệu chính cuối”, K_E, Được cho trong hình A.3 (đối với một tỷ lệ Poisson là 0,3).

...

...

...

CHÚ DẪN:

K_E Hệ số hiệu chính cuối

r Bán kính trong ống

δ Chiều dày thành ống

K_E = 0,1229(δ / r) + 0,1913(δ / r) + 0,8501

Hình A.3 - Hệ số hiệu chính hỗ trợ và tải cuối, K_E

Điều này có nguồn gốc chỉ đơn giản là từ tỷ lệ các công thức (E.12) và (E.14) trong TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010)^[41]Trong ví dụ trong hình A.3, K_E = 0,89 cho δ/r = 0,25. Lưu ý rằng giá trị nhỏ nhất K_E có thể có là 0,85.

Hệ số hiệu chính tương đối dòng chảy ∆qV / qV trở thành:

...

...

...

Chú ý, công thức (A.6) cho ta ước tính hệ số điều chỉnh tương đối dòng chảy tối thiểu dự kiến. Do đó, nó có thể được sử dụng kết hợp với hệ số hiệu chính tương đối dòng chảy tối đa (tức là K_e = K_s = 1) để cung cấp ước lượng ban đầu về dải hoặc dung sai trong hệ số hiệu chính tương đối dòng chảy dự kiến.

A.3  Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất lên các cổng bộ biến đổi

Tác động kết hợp của bộ biến đổi và cổng bộ biến đổi thường có độ lớn nhỏ hơn ảnh hưởng đối với thân đồng hồ và có thể bỏ qua trong hầu hết các trường hợp. Tuy nhiên, để tham khảo, TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010), E.2.5 cung cấp một phương pháp tính toán đơn giản bao gồm ước tính các ảnh hưởng cổng. Trong các công thức này, hệ số vật liệu bộ biến đổi phải được biết đến, và đối với các nhà sản xuất phải được tư vấn.

A.4  Tổng ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất

Ước lượng ban đầu của hệ số hiệu chính tương đối lưu lượng kết hợp do nhiệt độ và chênh lệch áp suất được cho bởi:

(A.7)

Nếu hệ số điều chỉnh tương đối dòng chảy được coi là không đáng kể thì có thể bỏ qua.

Tuy nhiên, nếu hệ số điều chỉnh tương đối dòng chảy được coi là có ý nghĩa và do đó cần phải điều chỉnh, cần tính toán chi tiết như mô tả trong A.5 để có được hệ số điều chỉnh tương đối dòng chảy chính xác hơn. Nếu tính toán trong mục A.2.3 và A.2.4 đã được bỏ qua trong ước tính ảnh hưởng áp suất thì có thể thực hiện ước tính lặp lại bằng cách sử dụng các mục phụ để đưa ra ước tính đã được hạ xuống trước khi đánh giá lại nhu cầu tính toán chi tiết hơn.

...

...

...

TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010)^[41], Phụ lục E mô tả tính toán chi tiết và bao gồm nhiệt độ và hiệu ứng áp suất lên các cổng bộ biến đổi cũng như các hiệu ứng đối với thân đồng hồ của thân máy và tải cuối cùng.

Tỷ lệ giữa q_V,cal tại một điều kiện hiệu chuẩn tham chiếu và q_V,op trong điều vận hành có thể được viết (xem TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010),) E.1) như là một hệ số hiệu chính dòng chảy, q_V,op / q_V,cal đưa ra bởi:

(A.8)

Trong đó X là sự phân tách trục bộ biến đổi.

Việc tính toán chi tiết có chứa các ước tính của các điều kiện cực đoan và cho phép hiệu chính lưu lượng và các hệ số hiệu chính tương đối được mô tả bằng một trong các hình thức tương đương sau đây:

q_v,op / q_cal = x,xxx x ± x,xxx x

(A.9)

∆q_v / q_v = x,xx % ± x,xx %

...

...

...

Xác định hệ số điều chỉnh dòng chảy cuối cùng q_V,op / q_V,cal tới bốn chữ số thập phân và hệ số hiệu chính tương đối dòng chảy, q_V,op / q_V,cal tới hai chữ số thập phân là đại diện cho mức độ chính xác chung của phương pháp tính toán. Do luôn có độ không đảm bảo về các điều kiện kết thúc tải thực tế trên đồng hồ nên các ước lượng dòng chảy không bao giờ chính xác hơn các giá trị dung sai được cho trong các công thức (A.9) và (A.10).

Đối với các thiết bị đo có hình trụ và được hàn hoặc có mặt bích, TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010), ^[41] Phụ lục E cung cấp một quy trình đơn giản dựa trên tính toán trực tiếp từ các đặc tính vật lý của đồng hồ đo. ISO 17089-1: 2010 ^[41] Phụ lục E cung cấp một ví dụ làm việc về tính toán trực tiếp như vậy.

Trường hợp thân đồng hồ của đồng hồ sao cho hình dáng thân đồng hồ không phải là hình trụ đơn giản, mặt bích chiếm một phần đáng kể trong tổng chiều dài thân đồng hồ hoặc các cổng không phải là các ống đơn giản, mô hình phần tử hữu hạn (FE) cung cấp ước tính chính xác hơn về thân đồng hồ và Kích thước cổng và hệ số hiệu chính tương đối dòng chảy thu được từ công thức (A.8) so với các tính toán trực tiếp của TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010)^[41], E.2.2-E.2.4. TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010) ^[41], E.3 cung cấp hướng dẫn sử dụng mô hình hóa FE để dự đoán nhiệt độ và ảnh hưởng mở rộng áp suất.

Bất kể sự phức tạp của đồng hồ, một mô hình FE của thân đồng hồ và các cổng có thể được sử dụng. Đề nghị các công thức (E.12) đến (E.15) của TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010) ^[41] kể cả các ảnh hưởng hiệu chính thân đồng hồ như trong TCVN 8438-1:2017 (ISO 17089-1: 2010) ^[41] E.2.3 nếu thích hợp, Được sử dụng như một phương tiện kiểm tra các kích thước dự đoán từ mô hình FE để cung cấp thêm sự tự tin trong mô hình FE. Công thức (A.8) vẫn được sử dụng để dự đoán hệ số điều chỉnh tương đối dòng chảy dọc theo mỗi con đường dựa trên sự thay đổi kích thước vật lý giữa các điều kiện.

Phụ lục B

(tham khảo)

Ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhám

Phụ lục này cho phép người sử dụng ước tính tác động của sự thay đổi độ nhám đối với hệ số hiệu chuẩn hoặc hệ số hiệu chính biên dạng vận tốc. Phụ lục này có thể không được sử dụng để tính toán ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhám trên một đồng hồ tiết diện ống giảm.

...

...

...

Các bảng được cung cấp dưới đây cho năm thiết kế đồng hồ khác nhau và hướng dẫn áp dụng được đưa ra ở trên mỗi bảng. Quá trình ước lượng tác động của sự thay đổi độ nhẵn là như sau:

A) Đầu tiên tính hệ số ống Reynolds thích hợp cho ứng dụng (xem 4.6);

B) Sau đó tính độ nhám tương đối k_r cho điều kiện ban đầu (hướng dẫn tính toán độ nhám được đưa ra dưới đây);

C) Chọn giá trị K_{p_initial} cho điều kiện ban đầu từ bảng thích hợp, sử dụng các giá trị tính của k_r và Re_D. Nội suy giữa các giá trị trong bảng nếu cần thiết;

D) Tính độ nhám tương đối cho điều kiện ống thay đổi;

E) Chọn giá trị của K_{p_present} cho điều kiện hiện tại từ bảng thích hợp, sử dụng các giá trị tính toán của k_r và Re_D. Nội suy giữa các giá trị trong bảng nếu cần thiết;

F) Tính tỷ lệ phần trăm bằng cách sử dụng công thức:

Ví dụ 1:

...

...

...

- Chất lỏng: nước có độ nhớt động học 1 cSt (10^-6 m^2/s);

- Đường kính trong ống: 100 mm;

- Vận tốc dòng chảy: 5 m/s;

- Độ nhám ban đầu: 0,03 mm;

- Độ nhám hiện tại: 0,3 mm;

Điều kiện ban đầu: Re_D = 500000, k_r / D = 0,0003, K_{p_initial} = 0,9465

Điều kiện hiện tại: Re_D = 500000, k_r / D = 0,0003, K_{p_present} = 0,9328

Độ lệch = 1,47%

Ví dụ 2:

...

...

...

- Chất lỏng: dầu có độ nhớt động học 10 cSt (10^-6 m^2/s);

- Đường kính trong ống: 200 mm;

- Vận tốc dòng chảy: 5 m/s;

- Độ nhám ban đầu: 0,06 mm;

- Độ nhám hiện tại: 0,6 mm;

Điều kiện ban đầu: Re_D = 100000, k_r / D = 0,0003, K_{p_initial} = 0,99803

Điều kiện hiện tại: Re_D = 100000, k_r / D = 0,0003, K_{p_present} = 0,99765

Độ lệch = 0,038 %

Bảng B.1 áp dụng cho các đồng hồ mà tất cả các đường truyền đi qua đường kính của mặt cắt, bao gồm cả các đồng hồ đơn và đa đường truyền với bộ biến đổi bên ngoài.

...

...

...

Độ nhám tương đối

Số Reynolds đường ống

10 000

25 000

100 000

500 000

50 000 000

0,000 01

0,927 8

...

...

...

0,944 1

0,951 6

0,961 2

0,000 03

0,927 8

0,935 3

0,944 0

0,951 1

0,958 1

...

...

...

0,927 6

0,935 0

0,943 4

0,949 5

0,953 8

0,000 30

0,927 3

0,934 4

0,941 9

...

...

...

0,948 7

0,001 00

0,926 0

0,932 3

0,938 0

0,940 7

0,941 7

0,003 00

0,923 0

...

...

...

0,931 5

0,932 8

0,933 3

0,010 00

0,915 1

0,918 1

0,920 0

0,920 6

0,920 8

...

...

...

Bảng B.2 - Đồng hồ đường truyền giữa bán kính

Độ nhám tương đối

Số Reynolds đường ống

10 000

25 000

100 000

500 000

50 000 000

0,000 01

...

...

...

0,989 34

0,990 86

0,992 13

0,993 75

0,000 03

0,988 01

0,989 33

0,990 83

0,992 05

...

...

...

0,000 10

0,987 99

0,989 29

0,990 73

0,991 78

0,992 50

0,000 30

0,987 92

0,989 18

...

...

...

0,991 26

0,991 65

0,001 00

0,987 71

0,988 82

0,989 81

0,990 27

0,990 44

0,003 00

...

...

...

0,988 02

0,988 66

0,988 90

0,988 98

0,010 00

0,985 75

0,986 29

0,986 62

0,986 73

...

...

...

Bảng B.3 áp dụng cho đồng hồ với đường truyền ở hai vị trí đường cung, một trong số đó là đường kính. Đây là điển hình của một số thiết kế đồng hồ ba đường truyền, ở đó một đường truyền được đặt trên đường kính và hai đường khác nhau đều nằm ở hai bên đường truyền xuyên tâm. Nó cũng áp dụng cho các thiết kế đa đường truyền khác, nơi các đường truyền bổ sung nằm trên đường kính hoặc ở cùng một khoảng cách từ trung tâm như đường truyền không xuyên tâm.

Bảng B.3 - Đường truyền ở vị trí hai vòng cung, bao gồm đường kính

Độ nhám tương đối

Số Reynolds đường ống

10 000

25 000

100 000

500 000

50 000 000

...

...

...

0,992 27

0,993 13

0,994 11

0,994 93

0,995 97

0,000 03

0,992 27

0,993 12

0,994 09

...

...

...

0,995 64

0,000 10

0,992 25

0,993 09

0,994 03

0,994 71

0,995 17

0,000 30

0,992 21

...

...

...

0,993 86

0,994 37

0,994 62

0,001 00

0,992 07

0,992 79

0,993 43

0,993 73

0,993 84

...

...

...

0,991 71

0,992 27

0,992 69

0,992 84

0,992 89

0,010 00

0,990 80

0,991 15

0,991 36

...

...

...

0,991 46

Bảng B.4 áp dụng cho các đồng hồ với đường truyền ở hai vị trí đường cung, cả hai đều được bù từ đường kính. Đây là điển hình của một số thiết kế đồng hồ bốn đường truyền, trong đó một cặp đường truyền được đặt ở một khoảng cách giữa hai bên của đường ống và một cặp đường khác được đặt ở khoảng cách thứ hai bên cạnh giữa ống. Nó cũng áp dụng cho các thiết kế đa đường truyền khác, nơi tất cả các đường truyền nằm ở khoảng cách đầu tiên hoặc thứ hai từ tâm của đường ống.

Bảng B.4 - Các đường truyền ở hai vị trí chordal, bù đắp từ đường kính

Độ nhám tương đối

Số Reynolds đường ống

10 000

25 000

100 000

500 000

...

...

...

0,000 01

0,997 51

0,997 79

0,998 11

0,998 37

0,998 71

0,000 03

0,997 51

0,997 79

...

...

...

0,998 35

0,998 60

0,000 10

0,997 51

0,997 78

0,998 08

0,998 30

0,998 45

0,000 30

...

...

...

0,997 75

0,998 03

0,998 19

0,998 27

0,001 00

0,997 45

0,997 68

0,997 89

0,997 98

...

...

...

0,003 00

0,997 33

0,997 51

0,997 65

0,997 70

0,997 71

0,010 00

0,997 03

0,997 15

...

...

...

0,997 24

0,997 25

Bảng B.5 áp dụng cho các đồng hồ với các đường truyền ở ba vị trí đường cung, một trong số đó là đường kính. Đây là điển hình của một số thiết kế đồng hồ năm đường truyền, nơi có một đường truyền trên đường kính, một cặp đường truyền được đặt ở một khoảng cách hai bên đường kính và một cặp đường truyền khác được đặt ở một khoảng cách thứ hai bên cạnh đường kính. Nó cũng áp dụng cho các thiết kế đa đường truyền khác, nơi tất cả các đường truyền nằm trên đường kính, khoảng cách thứ nhất hoặc thứ hai từ tâm của đường ống.

Bảng B.5 - Các đường truyền ở ba vị trí đường cung, bao gồm đường kính

Độ nhám tương đối

Số Reynolds đường ống

10 000

25 000

100 000

...

...

...

50 000 000

0,000 01

0,995 57

0,996 06

0,996 63

0,997 10

0,997 69

0,000 03

0,995 56

...

...

...

0,996 61

0,997 06

0,997 51

0,000 10

0,995 56

0,996 04

0,996 58

0,996 97

0,997 23

...

...

...

0,995 53

0,996 00

0,996 48

0,996 77

0,996 92

0,001 00

0,995 45

0,995 86

0,996 23

...

...

...

0,996 47

0,003 00

0,995 25

0,995 57

0,995 81

0,995 90

0,995 93

0,010 00

0,994 72

...

...

...

0,995 05

0,995 09

0,995 10

Yêu cầu độ nhám tương đối (k_r / D) cho bảng bằng cách chia giá trị tuyệt đối của độ nhám cho đường kính ống. Nếu trên thực tế Ra đo được, thì k_r xấp xỉ bằng Ra nhân π.

Một số độ nhám đường ống điển hình, k_r, giá trị được cung cấp dưới đây để được hướng dẫn:

- Ống thép gia công mới, thủy tinh, đồng, đồng thau: 0,005 mm

- Ống thép mới: 0,03 mm

- Thép bị ăn mòn nhẹ: 0,2 mm

- Ống gang mới: 0,5 mm

...

...

...

Phụ lục C

(Tham khảo)

Ví dụ về tính toán độ không đảm bảo

Mục đích của phụ lục này là để chứng minh làm thế nào các qui trình chung được mô tả trong Điều 6 có thể được áp dụng cho các ví dụ cụ thể. Tất cả các tính toán ở đây được dựa trên các phương pháp được trình bày trong ISO / IEC Guide 98-3: 2008 ^[43]. Không có sự tách biệt chính xác trong việc xử lý độ không đảm bảo của loại A và B.

C.1  Tính toán độ không đảm bảo của một đồng hồ đa đường truyền dây cung không phản xạ được hiệu chuẩn

C.1.1  Mô hình toán học

Từ các công thức (21) và (12), phép đo được cho bởi:

...

...

...

(C.2)

K_g là hệ số hình học đường truyền trong 6.2.5. Đối với tính toán độ không đảm bảo này giả định rằng sai lệch thời gian ∆t nhỏ so với thời gian đo đầu nguồn và cuối nguồn. Do đó chúng có thể được thay thế bởi thời gian chuyển tiếp trung bình t_tr đầu nguồn và cuối nguồn:

(C.3)

Độ không đảm bảo trong thời gian trễ t₀ có thể được xem như độ không đảm bảo trong thời gian chuyển tiếp. Trong trường hợp này có thể đơn giản hóa nếu xác định t_tr bao gồm hiệu chính thời gian trễ:

(C.4)

Dạng đơn giản hóa của công thức (C.1) thành:

...

...

...

(C.5)

Để đơn giản hóa, có thể giả định rằng tất cả sản phẩm:

là bằng nhau. Mặc dù điều này sai đối với tính toán lưu lượng thực tế, đối với tính toán độ không đảm bảo, giả định này trong nhiều trường hợp chỉ có hậu quả nhỏ. Điều này cho phép đơn giản hóa:

(C.6)

C.1.2  Kết quả từ thử nghiệm tính năng

Giả sử rằng nhà sản xuất đã công bố các dữ liệu sau từ thử nghiệm tính năng:

- Đường kính ngoài của dụng cụ: 219,1 mm;

...

...

...

- Đường kính trong dụng cụ: 219,1 - 2 x 5,0 = 209,1 mm;

- Hệ số giãn nở nhiệt: 17 x 10^-6 K^-1 (độ không đảm bảo: 5 %);

- Hệ số giãn nở áp suất: 3 x 10^-6 bar^-1 (3 x 10^-5 MPa^-1) (độ không đảm bảo: 25 %);

- Độ không đảm bảo mở rộng của thiết bị thử nghiệm: 0,05%.

Việc hiệu chuẩn theo các điều kiện tham chiếu sử dụng nước ở nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ phòng được cho trong Bảng C.1; Lưu lượng tối đa là 0,2 m^3/s (hoặc 720 m^3/h hoặc vận tốc 5,75 m/s).

Bảng C.1 - Hiệu chuẩn theo các điều kiện tham chiếu ở các lưu lượng khác nhau

Chỉ thị dòng chảy

100 %

70 %

...

...

...

25 %

10 %

5 %

Lưu lượng (tham chiếu)

0,197

0,151

0,079 3

0,051 0

0,019 3

...

...

...

Thể tích tham chiếu

20,178 1

20,183 0

20,179 9

20,180 0

10,331 0

10,330 0

Thể tích đo

20,168 0

...

...

...

20,181 9

20,184 0

10,336 2

10,350 7

Nhiệt độ

17,2

17,3

17,4

17,4

...

...

...

17,5

Độ lệch

-0,05 %

0,00 %

0,01 %

0,02 %

0,05 %

0,20 %

Vận tốc

...

...

...

4,397

2,309

1,485

0,562

0,297

Số Reynolds

1 115 433

854 976

449 004

...

...

...

109 278

57 753

Độ lặp lại của 10 phép đo được tính toán và đưa ra trong Bảng C.2.

Bảng C.2 - Kết quả tính toán độ lặp lại ở lưu lượng khác nhau

Dòng chảy

100 %

25 %

5 %

Độ lặp lại

...

...

...

0,13 %

0,19 %

Độ lệch chuẩn

0,03 %

0,04 %

0,06 %

Độ không đảm bảo do bù lưu lượng "không" được quy định là 1 mm/s.

Ảnh hưởng của nhiễu do các tín hiệu điện và âm thanh từ các nguồn tương quan được đo bằng biên độ của độ lệch so với đường cong vận tốc âm: 0,1 % vận tốc

Các phép đo được lặp lại 1 sau tháng và tất cả đều nằm trong khoảng 0,1% (độ tái lập).

...

...

...

Tất cả các phép đo được thực hiện ở nhiệt độ xấp xỉ 17,5 °C và ở áp suất đo 3 bar (300 kPa).

C.1.3  Điều kiện lắp đặt

Giả sử vận tốc tối đa là 3,5 m/s (440 m^3/h). Chất lỏng được sử dụng trong lắp đặt có độ nhớt động học 3 x 10^-6 m^2/s. Giả sử đồng hồ được lắp đặt ở khoảng cách 15D từ nhiễu đầu nguồn gần nhất. Nhiệt độ là 75 ° C và áp suất đo 24 bar (2,4 MPa).

C.1.4  Đánh giá các biến phụ thuộc

C.1.1  Tổng quan

Việc áp dụng ISO / IEC Guide 98-3: 2008 ^[43]. Công thức 10 đến Công thức (C.6) cho:

(C.7)

Ở đây để làm việc thuận tiện hơn với độ không đảm bảo tương đối. Trong trường hợp đó, công thức sẽ trở thành:

...

...

...

(C.8)

Sử dụng các dẫn xuất từng phần:

(C.9)

(C.10)

C.1.4.2  Độ không đảm bảo của hệ số hiệu chuẩn u(K), tiết diện u(A) Và hệ số hình học u(K_g)

Giả định rằng dụng cụ được hiệu chuẩn giữa các Số Reynolds 25000 và 250000. Giả định độ không đảm bảo mở rộng của thiết bị hiệu chính bằng 0,05 % với mức độ tin cậy là 95 %. Nhiễu đầu nguồn gần nhất trong thiết bị hiệu chuẩn là ở 40 D. Giả định rằng nhiệt độ hiệu chuẩn là 35 °C và áp suất đo là 7 bar (700 kPa).

Độ không đảm bảo chuẩn của thiết bị hiệu chuẩn được tính từ độ không đảm bảo mở rộng của nó:

...

...

...

(C.11)

Giả sử rằng tiết diện và hình học đường truyền không thay đổi sau khi hiệu chuẩn. Do đó độ độ không đảm bảo u(A), u(K_g) được loại bỏ bằng hiệu chuẩn.

Áp suất và nhiệt độ ảnh hưởng đến diện tích mặt cắt và hình học đường truyền. Ảnh hưởng lên dòng chảy được biết và có thể được sửa chữa. Độ không đảm bảo của hiệu chính này có thể được coi như một độ không đảm bảo bổ sung trong hệ số hiệu chuẩn K.

Hệ số hiệu chuẩn K bây giờ phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ. Hiệu chính sự giãn nở thân đồng hồ do nhiệt độ và áp suất được đưa ra trong Phụ lục A:

K_pT = (1 + 3α∆t)(1 + 3β∆p)

(C.12)

Độ không đảm bảo kết hợp của việc hiệu chính nhiệt độ và áp suất được cho bởi:

(C.13)

...

...

...

(C.14)

Giả thiết rằng 5% độ không đảm bảo chuẩn đối với α và 25% độ không đảm bảo chuẩn đối với β, và tính ∆T và ∆p từ sự chênh lệch giữa hiệu chuẩn và điều kiện lắp đặt và độ không đảm bảo hợp lý trong đo áp suất và nhiệt độ:

α = 17 x 10^-6K^-1, β = 3 x 10^-6bar^-1(3 x 10^-5 MPa^-1), ∆T = 40 K,

∆p = 17 bar (1,7 MPa), u(α) = 8,5 x 10^-7K^-1, u(β) = 7,5 x 10^-7bar^-1 (7,5 x 10^-6 MPa^-1),

u(∆T) = 0,5K, u(∆p) = 0,25 bar (25 kPa)

K_pT = (1 + 3α∆t)(1 + 3β∆p) = 1,002 09

u^2(K_pT) = (3α)^2u^2 (∆T) + (3∆T)^2u^2 (α) + β^2u^2 (∆p) + ∆p^2u^2 (β)

u(K_pT) = 0,011%

(C.15)

...

...

...

(C.16)

Độ không đảm bảo chuẩn kết hợp của hệ số hiệu chuẩn do đó là:

(C.17)

C.1.4.3  Độ không đảm bảo trong biên dạng vận tốc, u(K_p)

Độ không đảm bảo gây ra bởi biên dạng dòng chảy được lấy từ các kết quả thử nhiễu của thử nghiệm tính năng. Đồng hồ được lắp đặt tại thiết bị hiệu chuẩn ở 40D sau nhiễu. Từ thử nghiệm tính năng chúng cho biết thêm một độ không đảm bảo mở rộng khoảng 0,1 % và một độ không đảm bảo chuẩn của một nửa. Trong lắp đặt thực tế, khoảng cách tới nhiễu đầu nguồn đầu tiên là 15 D. Điều này gây ra một hình phạt bổ sung là 0,1% (một nửa số lần thử nghiệm tính năng)

...

...

...

C.1.4.4  Độ không đảm bảo của chênh lệch thời gian, u(∆t)

Độ không đảm bảo của chênh lệch về thời gian riêng hầu như không bao giờ được đưa ra một cách rõ ràng. Nó được bắt nguồn từ độ lặp lại thu được trong thử nghiệm tính năng và từ đo lường ảnh hưởng của các nguồn tương quan. Đối với tính toán trong C.1.4.4, giá trị trường hợp xấu nhất là 0,06 % cho độ lệch chuẩn trong thử nghiệm độ lặp lại được thực hiện. Bởi vì điều này đã bao gồm tổng các đường truyền âm khác nhau, không cần phải điều chỉnh mối tương quan giữa các đường truyền đơn. Ảnh hưởng của các nguồn tương quan được đo như là một biên độ 0,1 %. Độ không đảm bảo thực tế là khoảng một nửa giá trị này. Người ta thấy rằng:

(C.19)

Ngoài ra, có độ không đảm bảo do bù “Không”. Độ không đảm bảo này được nhà sản xuất xác định là 1 mm/s. Sự đóng góp của nó có thể được kết hợp trong độ không đảm bảo, u(∆t), nhưng điều này là bất tiện, tốt nhất có thể được biểu hiện như là một độ không đảm bảo trong dòng chảy q_V:

(C.20)

Ở mức 0,5 m/s độ không đảm bảo tương đối trong dòng chảy (dựa trên 1 mm/s do nhà sản xuất quy định) là 0,2 %; Ở mức 5 m/s chỉ bằng 0,02 %.

Lưu ý rằng bù dòng “Không” không được xác định một cách dễ dàng trên thiết bị được cài đặt. Tính toán này giả định một bù “Không” xác định bởi nhà máy. Nếu bù dòng “Không” được đo lại lần nữa sau khi lắp đặt thì dòng chảy (cả dòng chảy trung bình và dòng chảy do xoáy và đối lưu còn sót lại) trong quá trình lắp đặt ít hơn đáng kể so với độ độ không đảm bảo 1 mm/s do nhà sản xuất quy định. Trong hầu hết các trường hợp, không thể đảm bảo điều này.

...

...

...

Nhà sản xuất phải xác định độ không đảm bảo tương đối của phép đo thời gian chuyển tiếp là 10^-5. Điều này cho:

(C.21)

Trong nhiều trường hợp, đồng hồ từ tất cả các đường truyền bắt nguồn từ cùng một nguồn. Trong trường hợp đó, độ không đảm bảo u(t_tr) từ tất cả các đường truyền có mối tương quan hoàn toàn.

Giả sử nhà sản xuất đã xác định độ không đảm bảo thời gian trễ: u(t₀) = 0,1 μs. Độ không đảm bảo này xuất phát từ độ không đảm bảo trong thời gian chuyển tiếp. Thời gian chuyển tiếp của dụng cụ này không được đưa ra. Thời gian chuyển tiếp có thể được ước tính là

c = 1300m/s, l_p = 1,5D = 1,5 x 209,1 mm = 313,65 mm

t_tr = l_pl_c ≈ 241 μs, u(t_tr) ≈ 10^-5 x t_tr ≈ 0,002 41 μs

(C.22)

...

...

...

u(t_tr) / t_tr ≈ 0,1μs / 241μs ≈ 0,041%

(C.23)

Độ không đảm bảo này cần được xem xét cẩn thận hơn. Thời gian trễ thường được đo chỉ một lần. Giá trị sau đó là một hằng số trong công thức (C.2), và tất cả các độ lệch kết thúc trong hằng đồng hồ. Nếu dụng cụ được sử dụng với tốc độ âm thanh chính xác như trong quá trình hiệu chuẩn, thì không có độ lệch nào. Bởi vì điều này không phải là trường hợp điển hình, có một số độ lệch dư, nhưng nó ít hơn giá trị được đưa ra trong C.21. Giá trị trong C.21 do đó là một ước tính quá cao của độ không đảm bảo.

C.1.5  Độ không đảm bảo chuẩn kết hợp

Bảng C.3 tóm tắt các kết quả từ các tính toán trong phần trước.

C.2  Tính toán độ không đảm bảo của đồng hồ với bộ biến đổi gắn ngoài

C.2.1  Mô hình toán học

Từ các công thức (21) và (19), phép đo được cho bởi:

q_V = KK_pAv_t

...

...

...

(C.25)

Đồng hồ được lắp đặt trên một đường ống hiện có tại hiện trường. Do đó nó không được hiệu chuẩn lưu lượng. Như vậy hệ số hiệu chuẩn K = 1 và độ độ không đảm bảo u(K) = 0. K_g là hệ số hình học đường truyền trong 6.2.5. Đối với tính toán độ không đảm bảo này, giả thiết rằng độ chênh lệch thời gian ∆t nhỏ so với thời gian đo đầu nguồn và cuối nguồn. Do đó chúng có thể được thay thế bởi thời gian chuyển tiếp trung bình t_tr đầu nguồn và cuối nguồn:

(C.26)

Hình C.1 đưa ra độ không đảm bảo mở rộng (k-2) trên một dải vận tốc trung bình.

CHÚ DẪN:

...

...

...

v  Vận tốc đường truyền

Hình C.1 - Tỷ lệ phần trăm độ không đảm bảo mở rộng lưu lượng thể tích cho một ví dụ về hiệu chuẩn đồng hồ đa đường truyền vòng cung không phản xạ

Bảng C.3 - Độ không đảm bảo chuẩn kết hợp

Thành phần độ không đảm bảo chuẩn

u(x_i)

Nguồn độ không đảm

Giá trị độ không đảm bảo chuẩn

Hệ số nhạy

Cộng thêm

...

...

...

5 m/s

u(x_i)

u(K)

Hiệu chuẩn

...

...

...

u(qV, ref)

Thiết bị hiệu chuẩn

0,025 %

...

...

...

0,025 %

0,025 %

u(∆T)

Chênh lệch nhiệt độ

0,5 K

3α

0,003 %

...

...

...

u(α)

Hệ số giãn nở nhiệt

5 %

3α∆T

0,010 %

0,010 %

u(∆p)

...

...

...

0,25 bar (25 kPa)

0

0,000 %

0,000 %

uβ

Hệ số giãn nở áp suất

...

...

...

β∆p

0,001 %

0,001 %

u(A)

Diện tích mặt cắt

0

...

...

...

0

0

u(K_g)

Hệ số hình học

0

1

0

...

...

...

U(K_p)

Biên dạng vận tốc

0,11 %

1

0,112 %

0,112 %

u(∆t)

...

...

...

0,075 % -

0,058 %

1

0,075 %

0,058 %

u(v₀)

Bù dòng "Không"

...

...

...

0,200 %

0,020 %

u(t_tr)

Thời gian truyền

0,041 %

...

...

...

2

0,083 %

0,083 %

256 %

0,155 %

α = 1,7 x 10^-5K^-1, β = 3 x 10^-6bar^-1(3 x 10^-5Mpa^-1), ∆t = 40K, ∆p = 17bar(1,7Mpa)

c_cal = 1300m/s, D = 0,2091m

C.2.2  Kết quả từ thử nghiệm tính năng

...

...

...

Bảng C.4 - Kết quả tính toán lặp lại ở các lưu lượng khác nhau

Lưu lượng

100%

25%

5%

Độ lặp lại

0,19 %

0,25 %

0,38 %

...

...

...

0,06 %

0,08 %

0,12 %

Độ không đảm bảo do bù dòng “không” được xác định là 5 mm/s.

Ảnh hưởng của nhiễu từ tín hiệu âm thanh và điện các nguồn tương quan được đo bằng biên độ của độ lệch đo phụ thuộc vào vận tốc âm thanh: 0,1 % vận tốc.

Các phép đo được lặp lại sau 1 tháng và tất cả đều nằm trong khoảng 0,1 % (độ tái lập).

Thử nhiễu sau một góc uốn 90 ° đơn (như trong 9.5) cho thấy l_min là 10 D cho một độ lệch tối đa S của 2 % và 30 D cho độ lệch cực đại S của 0,8 %.

Dựa trên thử nghiệm trong 9.3 và 9.4, độ không đảm bảo mở rộng của hệ số hình học được tính bằng U(K_g) = 0,6%, k = 2. Độ độ không đảm bảo chuẩn u(K_g) = 0,3%.

Tất cả các phép đo được thực hiện ở nhiệt độ khoảng 17,5 °C và ở áp suất 3 bar (300 kPa).

...

...

...

Các giá trị sau đây được sử dụng trong ví dụ này:

- Đường kính ngoài ống: 219,1mm;

- Độ dày thành ống ống: 5,0 mm;

- Lưu chất: nước;

- Vận tốc đường truyền: 3,5 m/s

- Nhiệt độ lưu chất: 35 °C

- Áp suất lưu chất: 3 bar (300 kPa);

- Điều kiện dòng vào: 30D sau một đoạn uốn đơn 90 °.

C.2.4  Đánh giá biến cộng thêm

...

...

...

Việc áp dụng ISO/IEC 98-3: 2008 ^[43] Công thức 10 đến các công thức (C.24) và (C.26), với K = 1 theo C.2.1, năng suất:

(C.27)

Ở đây thuận tiện hơn để làm việc với độ không đảm bảo tương đối. Trong trường hợp đó, công thức sẽ trở thành:

(C.28)

Độ nhạy tương đối là:

(C.29)

...

...

...

(C.30)

(C.31)

Các biến cộng thêm độ không đảm bảo trong công thức (C.28) được đánh giá.

C.2.4.2  Độ không đảm bảo biên dạng vận tốc,

Độ không đảm bảo gây ra bởi biên dạng lưu lượng được lấy từ các kết quả thử nhiễu của thử nghiệm tính năng. Đồng hồ được lắp đặt ở 30 D sau khi uốn 90 °. Từ các thử nghiệm tính năng, cho thấy điều này làm tăng độ không đảm bảo 0,8 % và độ không đảm bảo chuẩn của một nửa.

(C.23)

C.2.4.3  Độ không đảm bảo của tiết diện,

...

...

...

(C.33)

Đường kính ngoài và độ dày thành ống được đo khi đồng hồ được lắp trên ống. Độ không đảm bảo của tiết diện, u(A), phụ thuộc vào độ không đảm bảo của đường kính ngoài, U(D_o), và của độ dày thành ống u(δ) Ảnh hưởng của nhiệt độ và áp suất không đáng kể, bởi vì hình học được đo ở nhiệt độ và áp suất vận hành. Việc áp dụng ISO / IEC Guide 98-3: 2008 ^[43] Công thức 10 đến công thức (C.33) cho

(C.34)

Độ nhạy C_A,i được cho như sau:

(C.35)

Bảng C.5 tổng hợp cách tính toán của công thức (C.34). Độ không đảm bảo chuẩn của độ dày thành ống được giả định là u(δ) = 0,1mm. Độ không đảm bảo chuẩn của đường kính ngoài được giả định là u(D_o) = 0,5mm

...

...

...

Thành phần độ không đảm bảo chuẩn

Nguồn độ không đảm bảo

Giá trị của độ không đảm bảo chuẩn

Hệ số nhạy

Cộng thêm

u(x_i)

u(x_i)

...

...

...

u(D_o)

Đường kính ngoài

5 x 10^-4

0,23 %

2

0,46 %

u(δ)

...

...

...

10^-4

1,67%

0,18 %

Độ lệch chuẩn

=

...

...

...

C.2.4.4  Độ không đảm bảo yếu tố hình học, u(K_g)

Độ không đảm bảo chuẩn của hệ số hình học theo kết quả của thử nghiệm tính năng là u(K_g) = 0,3 % (xem C.2.2). Sự phụ thuộc nhiệt độ của K_g được cho là bù đắp lớn cho bởi đồng hồ. Độ không đảm bảo còn lại do nhiệt độ là không đáng kể trong ví dụ này vì lắp đặt gần nhiệt độ môi trường xung quanh.

C.2.4.5  Độ không đảm bảo chênh lệch thời gian, u(∆t)

Độ không đảm bảo của sự chênh lệch về thời gian bắt nguồn từ độ lặp lại thu được trong các thử nghiệm tính năng và từ việc đo lường ảnh hưởng của các nguồn tương quan. Hơn nữa, bù “Không” thêm một biến cộng thêm. Đối với ví dụ này, giá trị trường hợp xấu nhất của u_ref(∆t) / ∆t = 0,12 % cho độ lệch chuẩn trong thử nghiệm độ lặp lại được giả định. Ảnh hưởng của các nguồn tương quan được đo như là một biên độ 0,2%. Độ không đảm bảo chuẩn u_CS(∆t) / ∆t là khoảng một nửa giá trị này. Bù "Không" được xác định như u₀(∆t) = 5 mm/s, tăng 0,14% và 0,07% độ không đảm bảo chuẩn của vận tốc đường truyền v_i  = 3,5 m/s.Vì thế:

(C.36)

C.2.4.6  Độ không đảm bảo thời gian trễ, u(t₀)

Thời gian trễ là tổng của hai lần thời gian chuyển tiếp trong thanh nối của bộ biến đổi, t_l, và hai lần thời gian chuyển tiếp trong thành ống, t_w. Thời gian chuyển tiếp trong đường ống được tính bằng đồng hồ từ chiều dài đường truyền và vận tốc âm thanh của thành ống. Chiều dài đường truyền bắt nguồn từ tốc độ âm thanh và hệ số hình học K_g sử dụng định luật Snell. Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ không đảm bảo được giả định là không đáng kể vì nhiệt độ chất lỏng gần với nhiệt độ môi trường xung quanh. Như vậy công thức sau đây có:

...

...

...

Độ không đảm bảo của thời gian trễ, u(t₀), phụ thuộc vào độ không đảm bảo của độ trễ trong thanh nối u(t_t), hệ số hình học, u(K_g), độ dày của thành ống, u(δ) và của thành ống SOS, u(c_w) - Việc áp dụng ISO/IEC Guide 98-3: 2008 ^[43] Công thức 10 đến Công thức (C.37) cho:

(C.38)

Độ nhạy C_t0,i được cho như sau:

(C.39)

(C.40)

...

...

...

(C.42)

Bảng C.6 tổng kết việc đánh giá công thức (C.38). Độ không đảm bảo của trễ trong thanh nối được xác định như u(t_t) = 0,5%. Độ không đảm bảo của yếu tố hình học, u(K_g) như trong C.2.4.4. Độ không đảm bảo của độ dày thành ống được giả định là u(δ) = 0,1 mm. Độ không đảm bảo của tốc độ âm thanh thành ống được giả định là u(c_w)= 20 m / s. Với tốc độ sóng cắt của âm thanh của thép cacbon c_w = 3230 m/s, độ không đảm bảo tương đối là u(c_w) = 0,62 %:

Bảng C.6 - Độ không đảm bảo của thời gian trễ

Thành phần độ không đảm bảo chuẩn

Nguồn độ không đảm bảo

Giá trị của độ không đảm bảo chuẩn

Hệ số nhạy

...

...

...

u(x_i)

u(x_i)

u(t_t)

Thời gian trễ trong thanh nối

...

...

...

0,18 %

u(K_g)

Hệ số hình học

0,30 %

-0,10 %

u(δ)

...

...

...

10^-4

1,67 %

0,43 %

u(c_w)

tốc độ âm thanh trong ống

20

0,62 %

...

...

...

Độ không đảm bảo chuẩn

=

0,48 %

C.2.4.7  Độ không đảm bảo của hệ thống đo thời gian chuyển tiếp u(t_tr)

Nhà sản xuất xác định độ không đảm bảo mở rộng tương đối của phép đo thời gian chuyển tiếp như u_rel(t_tr) = 10^-4 Và cộng thêm tuyệt đối bổ sung u_abs(t_tr) = 0,27T₀, trong đó T₀ là chu kỳ tín hiệu. Độ không đảm bảo chuẩn là một nửa số này. Vì tần số là 1 MHz và thời gian chuyển tuyến là 319 x 10^-6 s, điều này cho:

...

...

...

C.2.5  Độ không đảm bảo chuẩn kết hợp

Bảng C.7 tóm tắt các kết quả từ việc tính toán ở trên. Như có thể nhìn thấy trong cột cuối, những đóng góp chính là do độ không đảm bảo trong hồ sơ tốc độ, tiết diện và yếu tố hình học. Độ không đảm bảo với vận tốc đường truyền khác nhau được thể hiện trong Bảng C.8. Cộng thêm của độ không đảm bảo trong sự chênh lệch thời gian tăng với vận tốc đường truyền giảm. Những biến cộng thêm khác vẫn không đổi. Hình C.2 thể hiện dưới dạng đồ họa.

Bảng C.7 - Độ không đảm bảo tổng của lưu lượng thể tích

Thành phần độ không đảm bảo chuẩn

Nguồn độ không đảm bảo

Giá trị của độ không đảm bảo chuẩn

Hệ số nhạy

Cộng thêm

...

...

...

u(x_i)

u(K_p)

Biện dạng vận tốc

0,40 %

...

...

...

0,40 %

u(A)

Tiết diện

0,49 %

1

0,49 %

u(K_g)

Hệ số hình học

...

...

...

0,30 %

1

0,30 %

u(∆t)

Chênh lệch thời gian

0,17 %

1

0,17 %

...

...

...

Thời gian trễ

0,48 %

0,04 %

u(t_tr)

Thời gian chuyển tiếp

0,03 %

...

...

...

-0,03 %

Độ không đảm bảo chuẩn

 =

0,72 %

...

...

...

1,45 %

Bảng C.8 - Độ không đảm bảo tổng của lưu lượng thể tích với vận tốc đường truyền khác nhau

Thành phần độ không đảm bảo chuẩn

u(x_i)

Nguồn độ không đảm bảo

Vận tốc đường truyền v_i , m/s

0,3

1,0

3,5

...

...

...

Cộng thêm

u(K_p)

Biên dạng vận tốc

0,40 %

0,40 %

0,40 %

0,40 %

u(A)

...

...

...

0,49 %

0,49 %

0,49 %

0,49 %

u(K_g)

Hệ số hình học

0,30 %

0,30 %

0,30 %

...

...

...

u(∆t)

Chênh lệch thời gian

0,85 %

0,29 %

0,17 %

0,16 %

u(t₀)

Thời gian trễ

0,04 %

...

...

...

0,04 %

0,04 %

u(t_tr)

Thời gian chuyển tiếp

-0,03 %

-0,03 %

-0,03 %

-0,03 %

Độ không đảm bảo chuẩn  =

...

...

...

0,76 %

0,72 %

0,72 %

Độ không đảm bảo mở rộng (k_r=2) (95 %)

2,20 %

1,52 %

1,45 %

1,44 %

...

...

...

CHÚ DẪN:

U(∆q_v / q_v)  Độ không đảm bảo mở rộng trong lưu lượng thể tích

V  Vận tốc đường truyền

Hình C.2 - Độ không đảm bảo mở rộng so với vận tốc đường truyền cho một ví dụ của đồng hồ với bộ biến đổi gắn ngoài

Phụ lục D

(Tham khảo)

Các tài liệu

D.1  Tổng quan

...

...

...

Nhà sản xuất phải cung cấp ít nhất các tài liệu sau:

a) Bản mô tả máy đo với các đặc tính kỹ thuật và nguyên lý hoạt động;

b) Bảng vẽ phối cảnh hoặc ảnh của đồng hồ;

c) Ký hiệu của các bộ phận với mô tả vật liệu chế tạo cho từng bộ phận

d) Bản vẽ lắp ráp xác định các thành phần được liệt kê theo ký hiệu;

e) Bản vẽ có ghi kích thước;

f) Bản vẽ mô tả vị trí vạch dấu kiểm định và niêm phong;

g) Bản vẽ có ghi kích thước của các bộ phận đo lường chủ yếu;

h) Bản vẽ nhãn hiệu và cách sắp xếp ký hiệu

...

...

...

j) Hướng dẫn cài đặt, vận hành và bảo dưỡng định kỳ;

k) Tài liệu bảo dưỡng bao gồm các bản vẽ của bên thứ ba cho bất kỳ bộ phận cần sửa chữa nào (Tài liệu bảo dưỡng bao gồm bản vẽ của bên thứ ba cho bất kỳ thành phần nào có thể sửa chữa tại hiện trường.)

l) Bản mô tả của bộ xử lý tín hiệu điện tử, sắp xếp và mô tả chung về hoạt động;

m) Mô tả các dạng tín hiệu đầu ra khi có bất kỳ sự điều chỉnh nào;

n) Danh sách các giao diện điện tử và các điểm đấu nối đầu cuối với các đặc tính cần thiết

o) Bản mô tả các tính năng phần mềm và hướng dẫn sử dụng;

p) Tài liệu thiết kế, chế tạo phải phù hợp các quy tắc và tiêu chuẩn an toàn hiện hành;

q) Tài liệu đề cập tính năng đồng hồ phù hợp với các yêu cầu tại Điều 5;

r) Tài liệu thiết kế của đồng hồ phải đạt tất cả các thử nghiệm trong Điều 11;

...

...

...

Tất cả các tài liệu phải được ghi ngày.

D.2  Sau khi nhận đơn đặt hàng

Sau khi nhận đặt hàng, nhà sản xuất sẽ cung cấp các bản vẽ sơ bộ về đồng hồ bao gồm toàn bộ kích thước mặt bích, đường kính trong, khe hở cần làm sạch khi bảo dưỡng, các điểm nối ống và khối lượng dự kiến

Nhà sản xuất phải cung cấp danh mục các phụ kiện thay thế.

Nhà sản xuất cũng phải cung cấp các sơ đồ điện chi tiết cho từng đồng hồ thể hiện các điểm đấu nối, các sơ đồ mạch điện kết hợp cho tất cả các thành phần mạch nối với thành phần cách ly đầu tiên; Ví dụ: bộ cách ly quang, rơ le và mạch khuếch đại. Điều này cho phép các nhà thiết kế thiết kế đúng các mạch giao diện.

D.3  Trước khi vận chuyển

Trước khi vận chuyển, nhà sản xuất phải cung cấp cho người kiểm duyệt các thông tin sau:

Báo cáo về luyện kim, báo cáo kiểm tra mối hàn, báo cáo kiểm tra áp suất, và bản đo kích thước cuối cùng và chứng nhận hiệu chuẩn dòng chảy (khi áp dụng)

...

...

...

[1] TCVN 8113-1:2009 (ISO 5167-1:2003), Đo dòng lưu chất bằng các thiết bị chênh cáp gắn vào ống dẫn có mặt cắt ngang tròn chảy đầy - Phần 1: Nguyên lý và yêu cầu chung

[2] ISO/TR 7066-1:1997, Assessment of uncertainty in calibration and use of flow measurement devices - Part 1: Linear calibration relationships

[3] ISO/TR 7871:1997, Cumulative sum charts - Guidance on quality control and data analyses using CUSUM techniques

[4] OIML D 11:2004, General requirements for electronic measuring instruments

[5] AGA Report No. 9, Measurement of gas by multipath ultrasonic meters, Transmission Measurement Committee, 2nd edition. Arlington, VA: American Gas Association, 2007

[6] API MPMS 5.8, Measurement of liquid hydrocarbons by ultrasonic flow meters using transit time technology. In: API manual of petroleum measurement standards

[7] Broca, O., Escanda, J., Delenne, B. Influence of flow conditions on an ultrasonic flow meter. Flomeko, 2003

[8] de Boer, G., Kurth, M. Investigation regarding installation effects for small ultrasonic metering packages. North Sea Flow Measurement Workshop, 1999

[9] Bokhorst, E. Impact of pulsation sources in pipe systems on multipath ultrasonic flow meters. North Sea Flow Measurement Workshop, 2000

...

...

...

[11] Calogirou, A., Boekhoven, J., Henkes, R.A.W.M. Effect of wall roughness changes on ultrasonic gas flow meters. Flow Meas. Instrum. 2001,12, pp. 219-229

[12] Commissaris, K.H., De Boer, G. Realisation of compact metering runs with ultrasonic gas flow meters and reducing measurement uncertainty. Flomeko, 2003

[13] Coull, J.C., Barton, N.A. Investigation of the installation effects on ultrasonic flow meters and evaluation of computational fluid dynamics prediction methods. North Sea Flow Measurement Workshop, 2002

[14] Dane, H. J., Wilsack, R. Upstream pipe wall roughness influence on ultrasonic flow measurement. AGA Operations Conference, 1999

[15] Drenthen, J.G. The use of the speed of sound as a verification tool. Instromet International publication, 2000

[16] Drenthen, J.G., Kurth, M., Van Klooster, J. A novel design of a 12 chords ultrasonic gas flow meter with extended diagnostic functions. AGA Operations Conference, 2007

[17] FOLKESTAD, T., FLGLO, D., TUNHEIM. H., NESSE, 0. Operating experience with two ultrasonic gas meters in series. NORTH SEA FLOW MEASUREMENT WORKSHOP, 2003, Paper no 17

[18] FURUICHI, N., SATO, H., TERAO, Y. Effect of surface roughness of pipe wall for transit time ultrasonic flowmeter. 6th International Symposium on Fluid Flow Measurement, 2006

[19] GERG Project. Evaluation of flow conditioners - ultrasonic meters combinations. North Sea Flow Measurement Workshop, 2004

...

...

...

[21] HOGENDOORN, J., TAWACKOLIAN, K.. VAN BRAKEL, P., VAN KLOOSTER, J., DRENTHEN, J. High viscosity hydrocarbon flow measurement, a challenge for ultrasonic flow meters? North Sea Flow Measurement Workshop, 2009

[22] KARNIK, U., GEERLINGS, J. The effect of steps and wall roughness on multipath ultrasonic meters. 5th International Symposium on Fluid Flow Measurement, 2002

[23] Kegel, T.M. Uncertainty analysis of turbine and ultrasonic meter volume measurements. AGA Operations Conference, Orlando, Florida, 2003

[24] MANTILLA, J., HANER, W. Process variable stability, data processing and installation end environmental influences during ultrasonic meter calibration. 6th International Symposium on Fluid Flow Measurement, 2006

[25] MOORE, P.I., BROWN, G.J., STIMPSON, B.P. Modelling of transit time ultrasonic flow meters in theoretical asymmetric flow. FLOMEKO, 2000

[26] MOORE, P.l. Modelling of installation effects on transit time ultrasonic flow meters in circular pipes. PhD thesis, University of Strathclyde, 2000

[27] Morrison, G.L., Tung, K. Numerical simulation of the flow field downstream of 90 degree elbows and the simulated response of an ultrasonic flow meter. Chicago, IL: Gas Research Institute, 2001. (Technical Report No. GRI-01/0090)

[28] MORRISON, G.L. Pipe wall roughness effect upon orifice and ultrasonic flow meters. Chicago, IL: Gas Research Institute, 2001. (Technical Report No. GRI-01/0091.)

[29] MORRISON, G.L., BRAR, P. CFD evaluation of pipeline gas stratification at low flow due to temperature effects. Chicago, IL: Gas Research Institute, 2004. (Topical Report GRI-04/0185.)

...

...

...

[31] Riezebos, H.J. Whistling flow straighteners and their influence on US flow meter accuracy. North Sea Flow Measurement Workshop, 2000

[32] SCHUCHTING, H., GERSTEN, K. BOUNDARY LAYER THEORY, 8th edition. Berlin: Springer, 2000. 799 p.

[33] Sloet, G.H. Bi-directional fiscal metering stations by means of ultrasonic meters. North Sea Flow Measurement Workshop, 1999

[34] VERMEULEN, M.J.M., DE BOER, G., BUIJEN VAN WEELDEN, A., BOTTER, E., DIJKMANS, R. Coded multiple burst (CMB) signal processing applied to ultrasonic flow meters in applications with high noise levels. North Sea Flow Measurement Workshop, 2004

[35] Volker, H., Wehmeier, M., Dietz, T., Ehrlich, A., Dletzen, M. The use of an 8 path ultrasonic meter as a reference standard. 5th International South East Asia Hydrocarbon Flow Measurement Workshop, 2005

[36] Wilsack, R. Integrity of custody transfer measurement and ultrasonic technology. CGA Measurement School, *1996

[37] ZANKER, K. The calibration, proving and validation of ultrasonic flow meters. 6th International Symposium on Fluid Flow Measurement 2006

[38] TCVN 8114:2009 (ISO 5168:2005), Đo dòng lưu chất - Quy trình đánh giá độ không đảm bảo đo

[39] TCVN 8780:2011 (ISO 11631:1998), Đo dòng lưu chất - Phương pháp quy định tính năng của lưu lượng kế

...

...

...

[41] TCVN 8438-1: 2017 (ISO 17089-1:2010), Đo dòng lưu chất trong ống dẫn kín - Đồng hồ siêu âm đo khí - Phần 1: Đồng hồ dùng cho giao nhận thương mại và phân phối

[42] TCVN 7870-4:2007 (ISO 80000-4:2006), Đại lượng và đơn vị - Phần 4: Cơ học

[43] TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008), Độ không đảm bảo đo - Phần 3: Hướng dẫn trình bày độ không đảm bảo đo (GUM:1995)

[44] TCVN 6165:2009 (ISO/IEC Guide 99:2007)), Từ vựng quốc tế về đo lường học - Khái niệm, thuật ngữ chung và cơ bản (VIM)

[45] Swamee, P.K.; Jain, A.K. Explicit equations for pipe-flow problems. J. Hydraulics Div. (ASCE) 1976, 102, pp. 657-664

[46] Haacke, A.C. Extended theory of the ultrasonic flowmeter. In: Szilvassy, A., editor. FLOMEKO '83,1983-09, Budapest