ĐO LƯU LƯỢNG CHẤT TRONG ỐNG DẪN KÍN - ĐỒNG HỒ SIÊU ÂM KIỂU THỜI GIAN CHUYỂN TIẾP CHO CHẤT LỎNG

AGC: Điều khiển tự độngFAT: 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

TIÊU CHUẨN QUỐC GIA TCVN 12037:2017 IEC 12242:2012

ĐO LƯU LƯỢNG CHẤT TRONG ỐNG DẪN KÍN - ĐỒNG HỒ SIÊU ÂM KIỂU THỜI GIAN CHUYỂN

5 Các yêu cầu tính năng

6 Độ không đảm bảo đo

Phụ lục A (Quy định) - Hiệu chính nhiệt độ và áp suất

Phụ lục B (Tham khảo) - Ảnh hưởng của sự thay đổi độ nhám

Phụ lục C (Tham khảo) - Ví dụ về tính toán độ không đảm bảo

Phụ lục D (Tham khảo) - Các tài liệu

Thư mục tài liệu tham khảo

Lời nói đầu

TCVN 12037:2017 hoàn toàn tương đương với ISO 12242:2012;

TCVN 12037:2017 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC 30 Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ

công bố

ĐO LƯU LƯỢNG LƯU CHẤT TRONG ỐNG DẪN KÍN - ĐỒNG HỒ SIÊU ÂM KIỂU THỜI GIAN

CHUYỂN TIẾP CHO CHẤT LỎNG

Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic transit-time meters for liquid

1 Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu và khuyến nghị cho đồng hồ siêu âm đo lưu lượng chất lỏng, sửdụng thời gian chuyển tiếp của tín hiệu siêu âm để đo lưu lượng chất lỏng đồng nhất một pha trong ống dẫn kín

Tiêu chuẩn không giới hạn kích thước nhỏ nhất hoặc lớn nhất của đồng hồ

Tiêu chuẩn này quy định tính năng, hiệu chuẩn và đặc tính đầu ra của đồng hồ siêu âm (USMs) đo lưu lượng chất lỏng và phù hợp với điều kiện lắp đặt Đồng hồ siêu âm bao gồm việc lắp đặt có và không có hệ thống kiểm chứng chuyên dụng (hiệu chuẩn) Đồng hồ siêu âm bao gồm các bộ chuyển đổi gắn bên trong và bộ chuyển đổi kẹp bên ngoài (được sử dụng trong cấu hình mà trong đó trùm tia tín hiệu không bị bức xạ và bị bức xạ) Đồng hồ siêu âm cũng bao gồm cả đồng hồ tích hợp trên thân đồng hồ khác và đồng hồ với các bộ chuyển đổi gắn trên bề mặt

2 Tài liệu viện dẫn

Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi

TCVN 8112(ISO 4006), Đo lưu lượng lưu chất trong ống dẫn kín - Từ vựng và ký hiệu

Áp suất đo (metering pressure)

Áp suất tuyệt đối của lưu chất trong đồng hồ đo dưới điều kiện dòng liên quan đến thể tích chất lỏng được hiển thị

Vận tốc đường truyền (path velocity)

Vận tốc lưu chất trung bình trên một đường truyền siêu âm

3.1.6

Số Reynold (Reynold number)

Tham số không thứ nguyên thể hiện tỷ số giữa quán tính và lực nhớt

CHÚ THÍCH: Trường hợp đồng hồ đo có đường kính trong giảm, có thể xác định số Reynolds của cổ ống, theo định nghĩa vận tốc trung bình thân đồng hồ, đường kính bên trong của đồng hồ và độ nhớt động học.

3.2 Thiết kế đồng hồ (Meter design)

3.2.1

Thân đồng hồ đo (meter body)

Cấu trúc chịu áp của đồng hồ

3.2.2

Đường truyền siêu âm (ultrasonic path)

Đường truyền của tín hiệu siêu âm giữa hai bộ biến đổi siêu âm

3.2.3

Đường truyền dọc trục (axial path)

Đường truyền của tín hiệu siêu âm trùng hoặc song song với trục của ống

3.2.4

Đường truyền xuyên tâm (diametrical path)

Đường truyền siêu âm qua đó tín hiệu siêu âm di chuyển qua đường tâm hoặc trục dọc của đường ống

3.2.5

Đường truyền dây cung (chordal path)

Đường truyền siêu âm nhờ đó tín hiệu siêu âm di chuyển song song với đường truyền xuyên tâm

3.2.6

Lắp đặt ngoài hiện trường (field mounted)

Bên ngoài ống, được gắn tại chỗ, không phải để khi hiệu chuẩn tại phòng thử nghiệm

3.3 Điều kiện nhiệt động học (thermodynamic conditions)

3.3.1

Điều kiện đo (metering conditions)

Điều của lưu chất trong đo thể tích lưu chất được đo, tại điểm đo

CHÚ THÍCH: Được biết đến như là điều kiện vận hành hay điều kiện thực tế

3.3.2

Điều kiện tiêu chuẩn (standard conditions)

Điều kiện nhiệt độ và áp suất đo xác định sử dụng trong đo lượng lưu chất để một thể tích tiêu chuẩn

là thể tích chiếm được bởi một lượng lưu chất khi nó ở áp suất và nhiệt độ tiêu chuẩn

CHÚ THÍCH 1: Điều kiện tiêu chuẩn có thể được xác định theo quy định hoặc hợp đồng

CHÚ THÍCH 2: Không khuyến khích thay thế bằng các thuật ngữ: Điều kiện qui chiếu, Điều kiện cơ bản, điều kiện thông thường vv

CHÚ THÍCH 3: Điều kiện đo và điều kiện tiêu chuẩn chỉ liên quan đến thể tích chất lỏng được đo và hiển thị, và không nên nhầm lẫn với điều kiện vận hành hoặc điều kiện quy chiếu, (xem TCVN 6165:2009 (ISO/IEC Guide 99:2007),[44] 4.9 và 4.11), đề cập đến đại lượng ảnh hưởng (xem TCVN 6165:2009 (ISO/IEC Guide 99:2007),[44] 2.52)

3.3.3

Điều kiện quy định (specified conditions)

Điều kiện của lưu chất tại đó thông số kỹ thuật về tính năng của đồng hồ được đưa ra

Độ lặp lại (của kết quả phép đo) (repeatability (of results of measurements))

Mức độ gần nhau giữa kết quả các phép đo liên tiếp của cùng một đại lượng đo được thực hiện trong cùng điều kiện đo

CHÚ THÍCH 1: Các điều kiện này được gọi là điều kiện lặp lại

CHÚ THÍCH 2: Điều kiện lặp lại bao gồm:

- Cùng một quy trình;

- Cùng một người quan sát

- Cùng một dụng cụ đo, được sử dụng trong cùng điều kiện

- Cùng một địa điểm

- Lặp lại trong một khoảng thời gian ngắn

CHÚ THÍCH 3: Độ lặp lại có thể được thể hiện theo định lượng về đặc tính phân tán của các kết quả[TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008),[43] B.2.15]

3.4.3

Độ tái lập (của kết quả phép đo) (reproducibility (of results of measurements))

Mức độ gần nhau giữa kết quả các phép đo liên tiếp của cùng một đại lượng đo được thực hiện trong điều kiện đo thay đổi

CHÚ THÍCH 1: Công bố có hiệu lực về độ lặp lại yêu cầu các quy định kỹ thuật về các điều kiện được thay đổi

CHÚ THÍCH 2: Điều kiện thay đổi có thể bao gồm:

- Nguyên lý của phép đo

Độ phân giải (resolution)

Chênh lệch nhỏ nhất giữa các số chỉ của một đồng hồ mà có thể phân biệt được một cách rõ ràng

3.4.5

Giá trị đọc dòng “không” (“zero” flow reading)

Giá trị đọc của của đồng hồ đo khi chất lỏng ở trạng thái dừng; nghĩa là cả thành phần vận tốc dọc trục và không dọc trục đều là “không”

3.4.6

Tuyến tính hóa (linearization)

Cách giãn phi tuyến của USM, bằng cách áp dụng hệ số hiệu chính

CHÚ THÍCH: Sự tuyến tính hóa có thể được áp dụng trong những bộ phận điện tử của đồng hồ đo hoặc trong máy tính lưu lượng kết nối với USM Sự hiệu chính có thể là ví dụ tuyến tính hóa thông minh từng phần hoặc tuyến tính hóa đa thức

3.4.7

Độ không đảm bảo (của phép đo) (uncertainty (of measurement))

Tham số, gắn với kết quả đo, đặc trưng cho sự phân tán của các giá trị có thể được quy cho đại lượng đo một cách hợp lý

CHÚ THÍCH 1: Tham số có thể là, ví dụ, độ lệch chuẩn (hoặc một bội xác định của nó), hoặc nửa của khoảng, với mức tin cậy quy định.

CHÚ THÍCH 2: Nói chung, độ không đảm bảo đo bao gồm nhiều thành phần Một số thành phần có thể đánh giá bằng phân bố thống kê của các kết quả từ dãy các phép đo và có thể được đặc trưng bằng độ lệch chuẩn thực nghiệm Các thành phần khác, cũng có thể được đặc trưng bằng độ lệch chuẩn, được đánh giá từ phân bố xác suất giả định dựa trên thực nghiệm hoặc thông tin khác

CHÚ THÍCH 3: Kết quả đo là ước lượng tốt nhất của giá trị đại lượng đo và tất cả thành phần của độ không đảm bảo, gồm cả các thành phần xuất hiện từ những tác động hệ thống như thành phần gắn với sự hiệu chính và chuẩn đo lường, đều góp phần vào sự phân tán

CHÚ THÍCH 1: Phần lớn thường là 95% và thường gắn với hệ số phủ k = 2

CHÚ THÍCH 2: Độ không đảm bảo mở rộng thường được xem như là độ không đảm bảo

3.4.10

Hệ số phủ (coverage factor)

Thừa số được dùng để nhân với độ không đảm bảo tiêu chuẩn tổng hợp để nhận được độ không đảmbảo mở rộng

CHÚ THÍCH: Theo TCVN 9595-3:2013 (ISO/IEC Guide 98-3:2008),[43] 2.3.6

3.5 Hiệu chuẩn (Calibration)

3.5.1

Hiệu chuẩn lưu lượng (flow calibratrion)

Hiệu chuẩn khi lưu chất chảy qua đồng hồ

3.5.2

Quy trình dự báo lý thuyết (theoretical prediction procedure)

Qui trình theo đó tính năng của đồng hồ đo được dự đoán theo lý thuyết mà không có chất lỏng chảy qua đồng hồ đo

3.5.3

Thử nghiệm tính năng (performance testing)

Thử nghiệm một mẫu đại diện của đồng hồ đo để xác định, ví dụ: các yêu cầu độ tái lập và lắp đặt chođồng hồ đồng dạng hình học

Môđun Young E ML T Pa

Hệ số đường truyền hình học K g L b hoặc LT -1c m b hoặc m/s c

Khoảng cách nhỏ nhất đến sự xáo trộn lưu lượng đầu

Phần trăm độ lệch lớn nhất trong lưu lượng đo được do

Vận tốc lưu chất xuyên trục trung bình trong ống đầu vào v p LT -1 m/s

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

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

USMP: Bộ USM, bao gồm ống đo, bộ điều hòa lưu lượng, máy tính lưu lượng và lỗ thăm nhiệt

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:

trong đó

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 lp

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

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:

), ,

(v1 v n

f

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, ,vn) có thể khác nhau.Mối quan hệ giữa vận tốc đường ống trung bình và vận tốc đường truyền đo được phụ thuộc vào biêndạng dòng chảy Trong dòng chảy điền đầy, biên dạng dòng chảy chỉ phụ thuộc vào số Reynolds và

độ nhám của đường ống

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, Kp, để bù cho sự thay đổi biên dạng Giá trị của Kp 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.

v là ước lượng vận tốc đường ống trung bình;

A là diện tích mặt cắt của phần đo.

Lưu ý rằng tăng n có thể làm giảm sự không đảm bảo liên quan đến các biến biên dạng dòng chảy

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

Các sắp xếp điển hình được thể hiện trong hình 2 và 3 Để đo vận tốc dọc trục, bộ biến đổi truyền sóng siêu âm ở góc không vuông góc với trục thân đồng hồ theo chiều của bộ biến đổi thứ hai hoặc điểm phản xạ bên trong thiết bị đo Có hai phương pháp gắn các bộ biến đổi:

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 bộ biến đổi nằm bên ngoài ranh giới đường ống, thì chùm tia luôn bị khúc xạ; cấu trúc này thường được gọi là kẹp hoặc gắn bề mặt Hình học của một chùm tia khúc xạ là một hàm, như vận tốc âm thanh chất lỏng (và nhiệt độ) Hình học chùm tia xác định vị trí bộ biến đổi tối ưu Nếu bộ biến đổi không được đặt ở vị trí tối ưu của chúng, độ không đảm bảo đo sẽ tăng

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

4.4 Xem xét trễ 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 :

0 /

_

/

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:

(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 t 0:

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 đổikích 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 lượngnhư 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

6.1 Tổng quan

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:

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.

Đánh giá của u (v) được dựa trên công thức (12) hoặc công thức (19), nếu thích hợp Yếu tố đầu tiên

ở phía phải của công thức (12) và công thức (19) có thể được gọi là yếu tố hình học đường truyền,

Kg Nó xác định chênh lệch thời gian chuyển tiếp là do một vận tốc đường truyền nhất định và thời

gian chuyển tiếp Kích thước của K g phụ thuộc vào việc sử dụng công thức (12) hay công thức (19)

Độ không đảm bảo tổng trong phép đo vận tốc đường truyền do đó bao gồm ba thành phần sau:

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

a) Quy trình dự báo lý thuyết;

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(t 0 ) 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

6.2.2 Độ không đảm bảo u(K g ) trong hệ số hiệu chuẩn (xem Điều 8)

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 thuộcvào 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 hẹphơn

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 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 đườngtruyền 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 họctrong máy tính USM trong quá trình hiệu chuẩn cũng như trong quá trình vận hành; Hơn nữa, độ nhạycủa 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

Biến dạng của biên dạng dòng chảy có thể xảy ra trong cả trạng thái phân tầng và rối Ngoài ra, gradient nhiệt có thể xảy ra trong dòng chảy tầng, xem 6.2.5

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, ct, 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 sựkhúc 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

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

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(t 0 ) trong bù thời gian trễ

Thời gian trễ, t 0, 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 thươngmại 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

Các mục trong 7.4 sẽ được xem xét cho cả hai lựa chọn

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

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 kết hợp khác nhau của phụ kiện đầu nguồn, van, uốn cong, và chiều dài của đường ống thẳng cóthể tạo ra sự biến dạng biên dạng vận tốc ở đầu vào đồng hồ, điều này có thể dẫn đến sai số đo lưu lượng Độ lớn sai số của đồng hồ phụ thuộc vào loại và mức độ nghiêm trọng của sự biến dạng dòng chảy và độ nhạy của thiết kế đồng hồ đối với sự biến dạng này Sai số này có thể được giảm đi bằng cách tăng chiều dài của đường ống thẳng hoặc bằng cách sử dụng thiết bị ổn định dòng chảy Ngoài

ra, thực hiện hiệu chuẩn dòng chảy tại chỗ hoặc trong các điều kiện tương tự với các điều kiện đo bù cho sai số này Nghiên cứu về hiệu ứng lắp đặt đang được tiến hành; Do đó, nhà thiết kế lắp đặt nên tham khảo ý kiến của nhà sản xuất USM để xem lại các kết quả thử nghiệm mới nhất và đánh giá cách thiết kế USM cụ thể có thể bị ảnh hưởng bởi cấu hình đường ống đầu nguồn của việc cài đặt theo kế hoạch Để đạt được tính năng đồng hồ đo mong muốn, nhà thiết kế lắp đặt có thể thay đổi cấu hình đường ống ban đầu hoặc thêm một thiết bị ổn định dòng chảy như là một phần của đồng hồ đo

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, lmin 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 lmin 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 lmin 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 lmin cho mỗi rối loạn quy định tại 9.5 cho ít nhất một giá

trị của S Việc xác định lmin 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 lmin 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 nắndòng Trên chiều dài ít nhất là 10 D hoặc lmin ở đầu nguồn của đồng hồ, tùy theo cái nào nhỏ hơn, các đoạn ống phải đáp ứng các yêu cầu sau đây

a) Bước đường kính (độ chênh lệch giữa các đường kính) không được vượt quá 3% D Hơn nữa, bước thực tế do sai lệch và / hoặc thay đổi đường kính không được vượt quá 3% D tại bất kỳ điểm

nào trong chu vi bên trong ống

b) Các mối hàn bên trong của mặt bích cuối nguồn của đường ống đầu nguồn phải được làm nhẵn vàkhông 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 tínhnăng, xem Điều 9

do phổ biến nhất cho việc sử dụng thiết bị ổn định dòng chảy

Việc lắp đặt một thiết bị ổn định dòng chảy ở bất kỳ vị trí nào trong đồng hồ đo đầu nguồn của USM gây ra sự thay đổi tốc độ dòng chảy được chỉ ra bởi đồng hồ đo Sự thay đổi này phụ thuộc vào nhiềuyếu tố (ví dụ kiểu ổn định dòng chảy, kiểu đồng hồ đo, vị trí tương đối so với USM, rối loạn dòng chảy đầu nguồn của thiết bị ổn định dòng chảy) Trong một số trường hợp, thay đổi là không đáng kể Để tránh độ không đảm bảo bổ sung này, lựa chọn tốt nhất là USM được hiệu chính với thiết bị ổn định dòng thực tế và ống đồng hồ như là một khối (USMP) Ngoài ra, thiết bị ổn định dòng có thể được lắp đặt theo 9.5

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 trongống 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

7.4.2 Sự nhiễm bẩn bởi các hạt, khí hoặc chất lỏng thứ hai

Các lặng đọng có thể có trong các đường ống dẫn chất lỏng (ví dụ như cặn, sáp, bẩn hoặc cát) có thểảnh 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

7.4.5 Cách nhiệt

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

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

8.2.1 Các tham số hình học

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;

i) Độ nhám 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 thểtruy 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 Hiệu chuẩn lưu lượng phòng thử nghiệm

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;

H) Khi có thể, với độ nhớt tương tự với điều kiện vận hành đồng hồ Điều này đảm bảo rằng không chỉ Số Reynolds mà còn lưu lượng được tương ứng Nếu tại hiện trường bắt gặp một dải rộng độ nhớt, thì cần phải hiệu chuẩn ở nhiều độ nhớt khác nhau, để toàn bộ dải số Reynolds được phủ;i) Khi có thể, các phần ống đầu nguồn và cuối nguồn của đồng hồ nên được sử dụng cho cả việc hiệuchuẩn 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 Điều4.7 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 ngẫunhiên 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 đápứng được quỹ độ không đảm bảo của hệ thống đo lường tổng thể Hệ thống đo tham chiếu phải có độkhông 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)

Chiều dài thẳng đầu nguồn của bộ đồng hồ phải lớn hơn hoặc bằng Imin Nếu chiều dài tối thiểu được

sử dụng, thì cần phải bao gồm độ độ không đảm bảo của ảnh hưởng lắp đặt tại hiệu chuẩn trong độ

không đảm bảo tổng thể, ngoài độ không đảm bảo về ảnh hưởng lắp đặt tại chỗ Yêu cầu và khuyến

nghị trong mục 7.3 phải được tính đến Các điều kiện trong quá trình hiệu chuẩn hoặc thử nghiệm tại các thiết bị hiệu chuẩn, ví dụ như đường kính đường ống nội bộ, cấu hình đường ống đầu nguồn, và điều kiện của bề mặt bên trong của USM và các đường ống, phải được ghi chép chính xác

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 cácthiết 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

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

9.2 Độ lặp lại và độ tái tập

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

2

95s

t

trong đó

s là độ lệch chuẩn của n sai số đo;

t 95 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 cácđiều 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:

(22)

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 lưulượng 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

Khi hệ số đồng hồ được xác định bằng một quy trình khác với việc hiệu chuẩn trong điều kiện dòng chảy, nhà sản xuất phải cung cấp đánh giá độ không đảm bảo quy trình này

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 lmin 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, lmin Chiều dài yêu cầu tối thiểu lmin

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

1 Lưu lượng này khác với chênh lệch kích thước ống

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 lmin 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):

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

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 xuấtcho 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 lýtưởng (ví dụ: 105 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

Các thử nghiệm phải được thực hiện với các phụ kiện quy định ở một loạt các chiều dài đầu nguồn của mặt bích đầu nguồn của một đồng nối tiếp hoặc đầu nguồn của vòng kẹp đầu tiên của một đồng

hồ với các bộ biến đổi gắn ngoài: chiều dài là 3 D, 5 D, 10 D, 15 D, 20 D, 25 D, 30 D, 40 D và 50 D

Để thiết lập đồng hồ có thể chấp nhận được với khoảng cách lớn hơn hoặc bằng nD, thì phải chứng minh rằng nó có thể chấp nhận được đối với nD và hai độ dài tiếp theo của chuỗi; Các thử nghiệm

không bắt buộc ở các độ dài dài hơn

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

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.

Bất kỳ chất ổn định dòng chảy khác ở đầu nguồn của một USMP được coi là một phần của quá trình lắp đặt hoặc của thiết bị hiệu chuẩn Đối với đường cơ sở thiết bị hiệu chuẩn, xem 9.5

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”);

H) Tháng và năm sản xuất được yêu cầu trừ khi chúng có thể được xác định một cách dễ dàng từ số sê-ri;

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

10.2.3 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 cácđiều 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

10.4 Phần mềm

10.4.1 Phần mềm hệ thống

Các mã máy tính chịu trách nhiệm điều khiển và vận hành đồng hồ phải được lưu trữ trong bộ nhớ không bị mất dữ liệu khi mất điện Tất cả các hằng số tính toán dòng chảy và các tham số do người dùng nhập sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ không bị mất dữ liệu khi mất điện (hoặc bộ nhớ với pin dự phòng)

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 thựchiện 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

10.4.4 Các chức năng kiểm tra và xác nhận

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;

B) Vận tốc dòng chảy cho mỗi đường truyền siêu âm (hoặc tương đương để đánh giá biên dạng vận tốc dòng chảy);

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

Một số chức năng có thể yêu cầu sử dụng các công cụ bổ sung

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;

B) Tính từ áp suất, nhiệt độ và thành phần chất lỏng;

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 cóthể 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

Đối với những ứng dụng có rủi ro tài chính cao đáp ứng với kỳ vọng chính xác cao, cần phải kết hợp một số chẩn đoán nâng cao và qui trình kiểm tra vết trong gói chứng nhận lại Các hệ thống thông tin chẩn đoán tùy chọn hoặc các chương trình chẩn đoán được nhúng trong máy tính cơ sở dữ liệu hoặc

hệ thống điều khiển phân tán cung cấp sự xác minh liên tục về chức năng của USM

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:

1) Giấy chứng nhận sản xuất;

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