流程制造和其他工业设施必须经常提供电磁流量计性能的书面证据，以保持与各种监管机构的合规性，确保产品质量并优化生产。今天的智能仪器通过可追溯到已知计量标准的内置验证技术帮助工厂完成这些任务。

法规要求

     在水和污水处理行业，典型的流量计要求是：

必须定期验证流量计。

     验证必须由合格的第三方以及基于质量法规的公认检验方法执行，例如国际标准化组织（ISO）9001。

     必须提供测试报告以提供记录的验证证明。

     在制药行业，质量风险管理已成为药品制造商的强制性监管要求。在美国食品和药物管理局（FDA）和欧洲药品管理局（EMA）发布的客户和供应商都应该遵守的过程仪表准则和要求。FDA的“过程验证：一般原则和实践”和EMA发布的附件15等指南提供了帮助药品制造商正确管理仪器的输入。

     化工行业要求按照国际电工委员会（IEC）61508和IEC 61511 进行验证测试，而石油和天然气行业必须遵守买卖双方之间的合同协议，并遵守政府机构的要求。例如，根据与土地管理局或业主签订的协议从井中取油的公司可能必须以确定的频率证明流量计。

校准与验证

     基于科里奥利，电磁，超声波，涡流或热测量原理运行的现代流量计不具有易磨损的运动部件。但是它们可能存在需要重新校准的问题，包括内部部件的故障或由于温度对电子设备的影响而降级 - 或者流量计主体中的腐蚀，堵塞或涂层堆积。

     法定要求通常通过湿校准来实现，其中流量计从过程中移除（参见图1），被带到流动实验室或校准装置，并通过与直接或间接与国嘉标准相关的标准的正式比较进行测试。通过调整校准系数，可以在校准后校正显示值与参考值之间的检测偏差。发布校准协议以记录调查结果，并记录在案以进行可能的审核。

     湿校准的缺点是通常必须将仪器从过程中移除。校准后，仪器将被送回要重新安装的设施。运输或处理过程中的损坏有时可能无法检测到，并导致**近校准的仪器不符合规格要求。

     满足法律要求的另一种方法是对流量计进行板载验证。流量计的变送器电子装置运行机载诊断程序，在此期间检查仪器的所有相关组件以确认并记录仪器仍处于校准状态，并且仪表组件均未超出原始公差范围。

     可以在不从过程中移除仪器的情况下执行具有内置功能的流量计的验证。甚至可能不需要中断该过程，因为验证测试​​可以在后台执行。本文以Endress + Hauser的Heartbeat技术为例。

自我验证的工作原理

     几个流量计制造商提供自我验证，所有工作都不同，并具有不同的功能。配备Heartbeat技术的流量计的验证基于对所有相关内部参数以及机械，机电和电子组件的连续监控。

     通常，在流量计的设计阶段使用故障模式，效果和诊断分析来识别信号链中的关键组件，从过程润湿的部件开始，然后是机电组件，放大器板，主电子模块和输出。然后为每个关键路径或组件分配适当的安全裕度。

     这些测试包括数字信号处理和借助内部参考组件的连续循环检查。对于科里奥利流量计 - 以及其他基于时间的测量原理，如涡流或超声波 - 频率参考振荡器用于分析测量管的频率。对于电磁流量计，这是参考电压，因为测量值是通过将电极上的电压与参考电压进行比较来确定的。

     主参考由第二个冗余参考系统监控，以确保它在设备生命周期内不会发生变化。来自主要和次要参考的两个参考信号相互比较。通过设备诊断可以立即检测并报告两个系统之间的漂移或偏差。

     对于用作诊断参考的内部组件，它必须满足特殊要求，例如工厂可追溯性和出色的长期稳定性。对于**关键的电路，实现了独立和冗余组件，大大降低了未检测到的漂移的可能性。今天，可以设计自诊断覆盖率为94％或更高（符合IEC 61508）的仪器，以及相应的低危险未检测故障率。

     心跳技术持续监控整个信号链，以确定紧密带内的偏差。故障阈值由流量计指定的精度定义。如果诊断程序检测到错误，则测试解决方案会发送符合NAMUR建议NE 107的警报消息（参见图1）。报警显示在流量计的前面板上，可以通过接口作为消息发送到自动化系统。该消息还包括故障排除提示和补救说明。

验证功能

     用于检测问题的诊断是连续执行的，但是对来自自动化系统或仪器本身的命令进行验证。在大多数情况下，诊断会在后台执行所有相同的检查，因为验证是按需执行的。因此，验证只是一个及时的快照。验证允许从设备生成文档证据并保存以用于记录保存。

     对于科里奥利设备，该技术测试电动激励，电动传感器，温度传感器，连接器，电缆和测量管（见图2）。它验证励磁系统和电磁流量计的线圈电流，并检查传感器和温度传感器的电气和机械完整性（如适用）。这使得能够检测由流体特性或过程操作条件等因素引起的系统故障。

     该测试解决方案完全符合DIN EN ISO 9001：2008第7.6节“监控和测量设备控制”的可追溯验证要求。对流量计进行定期验证可将校准周期延长10倍或更高，无 xu危及质量或法规遵从性。在某些情况下，甚至可以通过验证完全替换湿校准。

     完成验证后，将生成一份汇总结果的报告。在审核的情况下，可以向检查员显示该报告。

状态监测

     运行期间流量计故障未被诊断检测到，可能导致工厂意外停机，产品损失或产品质量下降。在由于诸如多相介质，堆积，腐蚀或磨损等苛刻的操作条件而预期在操作期间与过程相关的故障的应用中尤其如此。状态监测可识别流量计的测量性能或完整性是否受损。

     上述监测值被传送到外部状态监测系统，例如Endress + Hauser的基于PC的FieldCare软件。状态监测系统可用于识别二级测量值的趋势并评估各个参数之间的关系。状态监控可降低意外故障的风险。状态监视还可以显示临时的，特定于过程的故障，校准和验证都无法检测到，因为后者仅拍摄设备状态的快照，而不是连续状态监视。

结论

     即使在运行期间，也可以从自动化系统本地或远程启动内置流量计验证。由于该过程简单且无创，因此可以定期（例如，每天或每季度）验证仪表，从而大大降低湿校准之间仪表性能下降的风险。在批量应用中，可以在启动批次之前从自动化系统启动系统检查，以确保所有流量计正常工作，从而大大降低因仪器故障而导致产品损失的风险。