[发明专利]一种旋桨流速仪性能抽样检定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种江河水文测验旋桨流速仪性能抽样检定方法。 

背景技术

1、流速仪性能检定 

流速仪用于测量江河水流速度，其性能检定是应用物体相对运动原理：假设江河水流为静止的水体，测流时，固定于测点上的流速仪则为运动体。据此设计的检定设备是一直线明渠长水槽，在其岸上两侧铺设轨道，流速仪安装在检定车测杆上的测点深处，以一系列速度V_T运行，同时检测流速仪输出相应转速n，假设检定车速度V_T为标准输入量V，即V_T=V，通过流速仪检定槽检定，确定中高速性能检定公式： 

V=a+bn                                (1) 

式中：a为常数；b为旋桨流速仪水力螺距。注：本文经验公式计算用：C、K表示。 

式(1)中，直线公式的下延部分，由于流速低、推动旋桨运转的水动力矩小，于是旋桨产生滑转运动，形成低速曲线；我国目前使用低速曲线图表示，德国使用近似直线公式表示。 

2、目前流速仪大批生产检定存在的问题 

大批量生产检定仪器数量多，为及时完成生产任务，都得加班、加点检定，仪器频繁运行，扰动静水，激起波浪。据牛顿第三定律：作用力与反作用力同时产生，相互依存；当仪器激起的波浪作用到四周槽壁时，会反射作用到仪器上，经多次叠加，情况甚为复杂，不符合流速仪静水槽检原理和仪表静态标定原则，因此，检定系统不具国家计量法定精度，也即不能确保流速仪检定精度，存在以下问题： 

（1）系统误差：流速仪检定是随机测量，存在随机误差和系统误差，当水体波动大，规律性强，即形成系统误差，均方差不能反映，也难以表示检定精度； 

（2）判定成果标准：用产品技术指标限，据数理统计分析，有三类误检：a)限内合格品被误检出限，据专业厂统计，小槽（宽×长=2m×85m）误检率为10％～20％、大槽（宽×长=5m×200m）误检率为5％～10％，这类误检可及时发现，重检纠正；b)限内合格品误检，最大误差可达8.3％；c)不合格品误检入限。b)类和c)类误检的误差、数量均无从统计，在检修检定中曾有所发现； 

（3）赋值偏差：不同槽、同一槽在不同时间的检定成果赋值有一定差别，不利防洪、灌溉、国民经济水资源利用以及水文流量整编； 

（4）劳动强度：成批生产检定，都得加班、加点，工作劳累，为按时完成生产定额，工作者休息时间短，甚至得在检定车上用餐，深夜加班精神疲惫，高速行车，精神紧张，劳动强度大，曾发生撞车事故； 

（5）生产效率：检定速度为0.04～4m/s，共有16测点，高速检定完成后，须等“水体平静”后，再进行低速检定，生产效率低； 

（6）工况状态：“水体平静”仅为个人感觉，缺少严格的技术指标和相应的监测手段； 

（7）电力消耗：检定车组重达0.3～11吨，功率为4～364千瓦，能耗大； 

（8）运营成本：检定测点多，行车速度高，检定、静水时间长，生产效率低，管理、运营费用大，成本高。 

3、国内外流速仪抽样检定情况 

（1）国际标准ISO 2537-1974《旋杯式和旋桨式流速仪》7.5抽样检定，抽检是建立在一组流速仪具有一致机械性能基础上，抽样数量要足够；7.7精度，检定曲线测点大致上应为正态分布，作为检定曲线配合优度的检查，检定成果应说明上、下限和中间最少两个点的标准差，置信度为95％。 

（2）我国2002年制定的GB/T 11826《转子式流速仪》，规定：“在制造工艺稳定，工装完善，加工质量可靠，企业具有质保体系，并有充分的试验依据下，方可进行抽样检定。”由于缺少具体方法，迄今未能执行。 

目前我国流速仪及其性能检定设备都具有很好的精度，当严格按规范检定，静水好，可达0.10级；流速仪零部件（即个体）精度高，一致性好，为抽样检定提供良好的基础，只要抽检方法正确，检定中确保静水工况，即可确保总体精度；然而，我国业者对流速仪检定精度的认识过于“严谨”，总认为逐架检定，眼见为实，心里踏实，精度可靠。 

（3）英国、美国在上世纪50年代，流速仪批量生产根据ISO 2537规定，采用抽样检定方法进行检定。