运用误差理论分析流量计的计量不准确度

　　昆明自来水公司二水厂出厂水流量计曾使用过两台DZ-ⅡB数字流量.其中1台用于DN600 mm管的流量计量,由于经常出现故障,反复修理,我们对该台流量计系统精度进行了检测.

　　该型流量计采用毕托管取被测管道内平均流速点的总压与静压差,通过CECC-420压差变送器将压差信号送至二次仪表,再转换成流量数值显示和累积.根据产品技术说明书,整套仪表误差应在±2%以内.

　　根据结构原理,误差来自毕托管的压差信号和信号转换部分(压差变送器及二次仪表).由于没有标准,现场无法对毕托管进行校核.为了分析信号转换系统的精度,我们使用玻璃管输入压差信号,对每个信号读5次流量显示值,然后将理论值与实测平均值进行对比.

　　测量记录如下:

　　根据伯努利原理:

　　得：

　　由:

　　代入:

　　得:

　　求得对应每个压差信号的理论流量值,再计算该值与实测平均值的相对误差,见表1:

　　以上结果可以看出,如是认为输入信号压差是精确值,则在小流量时信号转换系统相对误差理论上超过规定的±2%,当流量增加后,误差减小.但考虑到检测时输入信号本身的误差,有必要运用有关随机测量的误差理论就某一信号下的测量结果进行分析,以确定信号转换系统的不确定度.

　　取信号压差为15 cm高水柱时一组读数:

　　0.488,0.480,0.500,0.450,0.490.

　　算术平均值为:-x =0.4816

　　vi= xi- x分别为:

　　0.0064,-0.0016,0.0184,-0.0316,0.0084.

　　标准偏差:

　　设测量读数为正态分布,取置信因子:K =3,得平均值的不确定度为:

　　σ= Kσ=0.0256

　　测量结果为:0.4816±0.0256 m3/s,单次测量读数可能的相对误差可达±5.3%(以上分析没有排除粗大误差).对其它压差下的几组读数进行同样分析,不确定度与平均值之比也多超过2%.

　　所以,无论输入信号精确与否,该流量计信号转换部分计量误差有可能超过整套仪表标称的精度.由于毕托管总压与静压损失不同,毕托管部分也应存在误差,再考虑到大口径流量计量的诸多不确定因素,我们感到该流量计已不能满足我们的使用要求.

　　参考文献:

　　[1]　肖明耀.误差理论与应用.北京:计量出版社,1985.15

　　[2]　林洪华.测量误差与数据处理.北京:北京理工大学出版社,1980.20

　　作者：张云海

　　(昆明自来水总公司,云南昆明　650051)