水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及需求分析

徐紅，鄧湘漢，王建文

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)化研究中心，北京100038）

水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀及需求分析

徐紅，鄧湘漢，王建文

（中國(guó)水利水電科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)化研究中心，北京100038）

計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范是評(píng)定量測(cè)設(shè)備計(jì)量特性的技術(shù)依據(jù)，本文以明渠和管道中使用的流量計(jì)、流速儀、水位（深）計(jì)、特設(shè)量水設(shè)施、水工建筑物等水量量測(cè)設(shè)備的計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)為主要對(duì)象，研究總結(jié)我國(guó)水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀和存在的主要問(wèn)題，分析了水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)需求，提出20項(xiàng)急需制/修訂的水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范，為我國(guó)水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的近期及中長(zhǎng)期發(fā)展提供依據(jù)。

水量量測(cè)設(shè)備；計(jì)量；檢定；校準(zhǔn)

1 研究背景

《中華人民共和國(guó)水法》第四十九條規(guī)定：“用水應(yīng)當(dāng)計(jì)量”。為貫徹落實(shí)我國(guó)最嚴(yán)格的水資源管理制度，實(shí)現(xiàn)水資源合理配置，首先需要做到水量計(jì)量的準(zhǔn)確可靠。檢定和校準(zhǔn)是水量量測(cè)設(shè)備量值溯源的傳統(tǒng)方式，是量測(cè)設(shè)備實(shí)現(xiàn)量值統(tǒng)一的基本手段。《中華人民共和國(guó)計(jì)量法》（簡(jiǎn)稱“計(jì)量法”）第十條規(guī)定：“計(jì)量檢定必須執(zhí)行計(jì)量檢定規(guī)程”。若為確定計(jì)量器具的示值誤差或確定有關(guān)其他計(jì)量特性，以實(shí)現(xiàn)溯源性，可以依據(jù)計(jì)量校準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行校準(zhǔn)。計(jì)量器具的檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范是評(píng)定量測(cè)設(shè)備計(jì)量特性的技術(shù)依據(jù)，在計(jì)量量值傳遞和量值溯源方面起著舉足輕重的作用。研究水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)狀及需求分析，為廣大取用水戶提供更全面、更系統(tǒng)的水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)服務(wù)依據(jù)，為水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制/修訂工作做好技術(shù)支撐，為水利行業(yè)開(kāi)展水量計(jì)量工作提供參考依據(jù)。

2 水量量測(cè)設(shè)備檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

“計(jì)量法”自頒布實(shí)施以來(lái)，水量量測(cè)設(shè)備的產(chǎn)品種類(lèi)大幅增加，檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范的制定步伐也明顯增快。隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和加入WTO的需要，按照市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀要求、WTO/ TBT協(xié)議原則，在總結(jié)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、吸收有關(guān)研究成果、借鑒國(guó)外先進(jìn)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，我國(guó)水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)也進(jìn)入了一個(gè)全面發(fā)展的新階段。截至2012年12月31日，經(jīng)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、水行政主管部門(mén)及其他相關(guān)行業(yè)部門(mén)、地方政府計(jì)量行政部門(mén)頒布的現(xiàn)行有效的水量量測(cè)設(shè)備檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范共29項(xiàng)，其中包括國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范17項(xiàng)，水利部門(mén)計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范3項(xiàng)，其他部門(mén)計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范1項(xiàng)，地方計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范8項(xiàng)。我國(guó)水量量測(cè)設(shè)備現(xiàn)行有效檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范詳見(jiàn)表1。

從表1中可以看出，適用于管道滿管流的水量量測(cè)設(shè)備現(xiàn)行有效檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范為22項(xiàng)。由于管道橫斷面尺寸規(guī)則，流體的橫截面面積由管道尺寸決定，單獨(dú)使用流量計(jì)便可測(cè)出流量，所以管道水量量測(cè)設(shè)備主要為流量計(jì)，且現(xiàn)有檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范已基本覆蓋了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上常用的流量計(jì)類(lèi)型。

明渠水量量測(cè)設(shè)備的現(xiàn)行有效檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范為7項(xiàng)。由于明渠的過(guò)水?dāng)嗝骐S著水位變化而不同，其流量測(cè)量方法一般均由兩個(gè)測(cè)量參數(shù)組成：流速和水位（過(guò)水?dāng)嗝婷娣e），所以，明渠的水量計(jì)量測(cè)量設(shè)備實(shí)則多為組合裝置［1-2］，檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范對(duì)應(yīng)的測(cè)量設(shè)備主要為流速儀、水位（深）計(jì)、特設(shè)量水設(shè)施等。超聲波流量計(jì)由于具有大口徑、現(xiàn)場(chǎng)安裝、在線標(biāo)定等特點(diǎn)，在保證測(cè)量準(zhǔn)確度的同時(shí)提高了管網(wǎng)的輸水效率，目前已廣泛應(yīng)用于水利行業(yè)的明渠、河道的流量計(jì)量中。

3 檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)存在的主要問(wèn)題

水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范除了存在有些標(biāo)準(zhǔn)交叉重復(fù)、制/修訂滯后、標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量有待進(jìn)一步提高等共性問(wèn)題之外，還存在一些個(gè)性問(wèn)題。

3.1 檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)缺位目前，水量量測(cè)設(shè)備的種類(lèi)已近100種，但現(xiàn)行有效的檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范只有29部，仍有大量的水量量測(cè)設(shè)備檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范處于空白，尤其大口徑、高端的精密水量量測(cè)設(shè)備缺乏相應(yīng)的檢定規(guī)程/校準(zhǔn)方法［4-5］。水量量測(cè)設(shè)備具有不能拆卸且無(wú)法在室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)裝置上開(kāi)展檢定的實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)［3］，導(dǎo)致有些水量量測(cè)設(shè)備雖已頒布檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范，仍無(wú)法滿足其檢定/校準(zhǔn)的需求。為確保量值的準(zhǔn)確可靠，計(jì)量主管部門(mén)應(yīng)盡快組織有關(guān)部門(mén)編制科學(xué)、實(shí)用的水量量測(cè)設(shè)備檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范。

3.2 技術(shù)指標(biāo)規(guī)定不明確國(guó)家計(jì)量檢定規(guī)程是國(guó)家的計(jì)量技術(shù)法規(guī)，它的作用是規(guī)范和指導(dǎo)關(guān)系國(guó)計(jì)民生的計(jì)量檢定工作，其重要性不言而喻，因此，計(jì)量檢定規(guī)程在制定過(guò)程中應(yīng)考慮全面。有些流量計(jì)檢定規(guī)程未對(duì)流量計(jì)的重要技術(shù)指標(biāo)（流量、流速、管徑）的應(yīng)用范圍給出具體規(guī)定或說(shuō)明，尤其在計(jì)量性能要求、檢定方法的選取等方面應(yīng)力求符合實(shí)際使用情況，以確保檢定規(guī)程的可操作性。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)工作條件與室內(nèi)檢定條件差別較大水量量測(cè)設(shè)備使用現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)流工況及直管段要求與室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的檢定條件存在較大差異，且檢定規(guī)程的檢定用流體通用條件一般規(guī)定為“檢定介質(zhì)與實(shí)際使用介質(zhì)的密度、粘度等物理參數(shù)相接近”，檢定規(guī)程應(yīng)注重檢定結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件相結(jié)合，需修正到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況黏度下的測(cè)量誤差，但目前國(guó)內(nèi)尚未建立針對(duì)介質(zhì)物理參數(shù)變化的裝置來(lái)驗(yàn)證介質(zhì)物理參數(shù)變化給流量計(jì)測(cè)量精度帶來(lái)的影響量，需有待今后開(kāi)展相關(guān)研究工作。

3.4 檢定/校準(zhǔn)的適用范圍過(guò)小有些流量計(jì)檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范存在標(biāo)準(zhǔn)適用范圍過(guò)小的問(wèn)題，如《超聲波流量計(jì)檢定規(guī)程》（JJG1030-2007）只適用時(shí)差法超聲流量計(jì)，而對(duì)于多普勒超聲流量計(jì)則無(wú)法使用?！斗菍?shí)流法校準(zhǔn)DN1000～DN15000液體超聲流量計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF1358-2012）只適用于以時(shí)差法為工作原理的封閉管道用液體接觸式多聲道超聲流量計(jì)的非實(shí)流校準(zhǔn)，而無(wú)法對(duì)市場(chǎng)上較為常用的外夾式超聲流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。今后還需對(duì)流量計(jì)檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范的適用范圍進(jìn)一步補(bǔ)充完善。

4 檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)需求分析

4.1 常規(guī)流量計(jì)檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)需求《速度式流量計(jì)檢定規(guī)程》（JJG198-1990）和《差壓式流量計(jì)檢定規(guī)程》（JJG640-1994）分別包括了8類(lèi)速度式（渦輪、渦街、旋進(jìn)旋渦、電磁、速度差法和多普勒法超聲波、分流旋翼式、激光多普勒、插入式）、9類(lèi)差壓式（孔板、錐形入口孔板、1/4圓孔板、偏心孔板、圓缺孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、經(jīng)典文丘里管、文丘里噴嘴）流量計(jì)的檢定方法，該類(lèi)檢定規(guī)程是將各種流量計(jì)放在一起形成的籠統(tǒng)的檢定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每類(lèi)流量計(jì)檢定的敘述都不夠詳盡和準(zhǔn)確，雖然經(jīng)過(guò)多次修訂并將部分速度式、差壓式流量計(jì)按不同類(lèi)型分別單獨(dú)制定了檢定規(guī)程，但仍不能滿足流量計(jì)的檢定需求。建議將目前市場(chǎng)上使用的量大面廣、仍未制定檢定規(guī)程的不同類(lèi)型的速度式、差壓式流量計(jì)，待檢定技術(shù)成熟后分別單獨(dú)制定檢定規(guī)程，如《均速管流量計(jì)檢定規(guī)程》、《文丘里管流量計(jì)檢定規(guī)程》、《孔板流量計(jì)檢定規(guī)程》等。同時(shí)，對(duì)流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)需求越來(lái)越大［6-7］，有待今后對(duì)水量量測(cè)設(shè)備開(kāi)展在線校準(zhǔn)研究工作并制定流量計(jì)在線校準(zhǔn)規(guī)范。

4.2 大口徑流量計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范需求近年來(lái)，隨著大口徑流量計(jì)在取水工程及供水工程中的廣泛應(yīng)用［8-9］，大口徑流量計(jì)非實(shí)流標(biāo)定技術(shù)得到迅速發(fā)展［10-11］，國(guó)家計(jì)量技術(shù)監(jiān)督部門(mén)一直致力于開(kāi)展大口徑水量量測(cè)設(shè)備的校準(zhǔn)技術(shù)研究，并頒布實(shí)施了標(biāo)準(zhǔn)《非實(shí)流法校準(zhǔn)DN1000～DN15000液體超聲流量計(jì)校準(zhǔn)規(guī)范》（JJF1358-2012）。水利部水文部門(mén)在水量計(jì)量研究方面有較大的專(zhuān)業(yè)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)盡快研究制定相關(guān)的水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量校準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如《明渠超聲波流量計(jì)在線校準(zhǔn)規(guī)范》、《管道水大流量計(jì)在線校準(zhǔn)規(guī)范》等，以滿足水量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)化工作的需求。

4.3 流速儀、水位計(jì)檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)需求流速儀是明渠流量測(cè)驗(yàn)中應(yīng)用最多、最經(jīng)典的量水設(shè)備，尤其是轉(zhuǎn)子式流速儀使用得最多，水利部門(mén)制定了《轉(zhuǎn)子式流速儀計(jì)量檢定規(guī)程》（JJG（水利）001-2009）。隨著水量量測(cè)技術(shù)的發(fā)展，聲學(xué)多普勒流速儀、電波流速儀、電磁流速儀及聲學(xué)時(shí)差法流速儀在明渠流量測(cè)量得到了廣泛的應(yīng)用。液位測(cè)量采用超聲液位計(jì)（多用于非滿管、暗渠）、氣泡式液位計(jì)（多用于明渠）、聲波液位計(jì)、壓力式液位計(jì)等，通過(guò)對(duì)照水位-流量關(guān)系曲線得出流量。因此，水利部門(mén)應(yīng)加快研究、補(bǔ)充完善流速儀、水位計(jì)的檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，以滿足水利部門(mén)水量計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠。

4.4 特設(shè)量水設(shè)施檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)需求《明渠堰槽流量計(jì)檢定規(guī)程》（JJG711-1990）適用于明渠標(biāo)準(zhǔn)量水堰槽及與堰槽配接水位傳感器或水位流量顯示儀表構(gòu)成的明渠流量計(jì)的檢定，檢定規(guī)程頒布至今已有20余年，隨著明渠流量測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，新型量水堰槽和水位計(jì)已在明渠流量測(cè)量中投入使用，因此，水利部已組織對(duì)現(xiàn)有檢定規(guī)程進(jìn)行修訂，補(bǔ)充了梯形薄壁量水堰、長(zhǎng)喉道量水槽（量水檻）、拋物線形喉口量水槽、孫奈利槽、超聲波水位計(jì)等新型量水堰槽和水位計(jì)的檢定方法，并編制完成了《明渠堰槽流量計(jì)計(jì)量檢定規(guī)程》報(bào)批稿。對(duì)于新型量水堰槽和水位計(jì)如U形長(zhǎng)喉道量水槽、V形寬頂堰、直壁式量水槽、文丘里水槽、機(jī)翼形量水槽、帕爾默-玻魯斯水槽、遙測(cè)水位計(jì)、雷達(dá)水位計(jì)等還有待開(kāi)展深入研究其檢定方法。

4.5 水工建筑物檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)需求利用水工建筑物量水可以省去建筑專(zhuān)門(mén)特設(shè)量水設(shè)施的費(fèi)用，在河渠流量測(cè)量中由于數(shù)量可觀得到廣泛應(yīng)用，且隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，量測(cè)手段的提高，利用水工建筑物量水的準(zhǔn)確度得以提升，但水工建筑物量水設(shè)施檢定規(guī)程的制定仍處于空白，所以，有關(guān)部門(mén)應(yīng)加快研究制定相關(guān)的檢定規(guī)程或校準(zhǔn)規(guī)范，確保量水設(shè)施量值的可溯源性。

我國(guó)水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)需求詳見(jiàn)表2。

5 結(jié)語(yǔ)

研究分析我國(guó)水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀、存在的主要問(wèn)題，深入分析水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)需求，指出目前仍有大量的水量量測(cè)設(shè)備由于缺乏相應(yīng)的檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致儀器處于無(wú)法開(kāi)展量值溯源的狀態(tài)，國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局、水利部會(huì)同其他有關(guān)部門(mén)應(yīng)在開(kāi)展大量調(diào)研總結(jié)標(biāo)準(zhǔn)需求的基礎(chǔ)上，不斷補(bǔ)充和完善流量計(jì)、流速儀、水位計(jì)、水工建筑物量水設(shè)施等水量量測(cè)設(shè)備檢定/校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，并提出20項(xiàng)急需制修訂的水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范，為水量量測(cè)設(shè)備檢定規(guī)程/校準(zhǔn)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的制修訂工作做好技術(shù)支撐，為我國(guó)水量量測(cè)設(shè)備計(jì)量檢定/校準(zhǔn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的近期及中長(zhǎng)期發(fā)展提供依據(jù)。

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Research advances in Verification/Calib ration Standards of w ater flow m easuring apparatus

XU Hong，DENG Xiang-han，WANG Jian-wen
（China InstituteofWater Resourcesand Hydropower Research，Beijing 100038，China）

The verification/calibration standards can assess the metrological characteristics of measuring appa?ratus.In open channels and closed conduits，the main measuring apparatus for water flow includes liquid flowmeters，rotating element current-meters，stage gauge，open channel weirs and flumes，and hydraulic structures.An overview of the current status of verification/calibration standards of water flow measuring ap?paratus is presented in this paper，and the main problems of standards are analyzed.In the end，20 stan?dards for water flow measuring apparatus that are in need of immdeiate reformulation were proposed，which provide the basis for medium and long-term plan of verification/calibration standards of water flow measur?ing apparatus.

measuring apparatus for water flow；measurement；verification；calibration

P335

A

10.13244/j.cnki.jiwhr.2014.01.014

1672-3031（2014）01-0081-05

（責(zé)任編輯：王學(xué)鳳）

2013-11-22

水利部公益性行業(yè)科研專(zhuān)項(xiàng)（201001049）

徐紅（1981-），女，山東聊城人，博士，工程師，主要從事計(jì)量認(rèn)證研究。E-mail：xuhong@iwhr.com