劉敦利 蔡 勤 劉 明

新疆計(jì)量測(cè)試研究院 流量計(jì)量第一測(cè)試研究所 （新疆 烏魯木齊 830011）

差壓液位計(jì)檢定裝置的研究與實(shí)踐

劉敦利 蔡 勤 劉 明

新疆計(jì)量測(cè)試研究院 流量計(jì)量第一測(cè)試研究所 （新疆 烏魯木齊 830011）

差壓液位計(jì)的檢校驗(yàn)工作一直發(fā)展緩慢，沒(méi)有形成一套值得推廣的方法和裝置。研究并建造了一套差壓液位計(jì)檢定裝置，該裝置造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝快捷、操作簡(jiǎn)單，且準(zhǔn)確度高、實(shí)用性強(qiáng)，在差壓液位計(jì)檢校驗(yàn)工作中具有較高的推廣價(jià)值。

差壓液位計(jì) 檢校驗(yàn)工作 檢定裝置 壓力校驗(yàn)儀

差壓液位計(jì)的工作原理是通過(guò)檢測(cè)液面上下兩點(diǎn)之間的壓力差來(lái)實(shí)現(xiàn)液位的測(cè)量。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、運(yùn)輸和存儲(chǔ)等環(huán)節(jié)，差壓液位計(jì)起著重要的作用。近年來(lái)，隨著工業(yè)的發(fā)展，差壓液位計(jì)的種類、數(shù)量也日益增長(zhǎng)。

相對(duì)應(yīng)于差壓液位計(jì)的廣泛應(yīng)用，其檢校驗(yàn)工作卻比較滯后。有的單位提出建造水塔式檢定裝置[1,2]，但從空間角度考慮，這種裝置需要足夠的高度和占地面積，造價(jià)大；從操作過(guò)程考慮，這種裝置液位高度變化緩慢，操作復(fù)雜，檢定時(shí)間長(zhǎng)?；谝陨先毕?，這種裝置沒(méi)有得到有效的推廣。

1 檢定裝置的原理

JJG 971-2002《液位計(jì)檢定規(guī)程》[3]中壓力式液位計(jì)的數(shù)學(xué)模型為：H=Δp/ρg。在介質(zhì)密度ρ和重力加速度g確定的情況下，液位的高度與同一深度的壓差Δp成正比。因此，可以用標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器產(chǎn)生的壓力模擬液位，對(duì)于量程大于2m的液位計(jì)，需要用模擬液位的檢定方法進(jìn)行全量程的檢定。

差壓液位計(jì)屬于壓力式液位計(jì)，其最大量程一般都在5m以上，所以完全可以也需要采用壓力模擬液位的方法進(jìn)行檢定。

本文依據(jù)檢定規(guī)程，基于打壓方法研發(fā)了一套差壓液位計(jì)檢定裝置，實(shí)現(xiàn)了安裝快捷、操作方便、省時(shí)省力的檢定過(guò)程。裝置成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、實(shí)用性強(qiáng)，具有較高的推廣價(jià)值。

檢定裝置的主要部件有：壓力發(fā)生器、壓力標(biāo)準(zhǔn)器和液位計(jì)放置臺(tái)。通過(guò)連接銅管分別連接壓力發(fā)生器和壓力標(biāo)準(zhǔn)器、被檢液位計(jì)，通過(guò)打壓方法向壓力標(biāo)準(zhǔn)器和被檢液位計(jì)同時(shí)傳送壓力，比對(duì)兩者的數(shù)值，計(jì)算被檢液位計(jì)的示值誤差。

2 功能特點(diǎn)

2.1 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

本裝置造價(jià)適中，且體積較小、安全性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以直接放置在校驗(yàn)臺(tái)上。基于量程的限制，最大壓力一般小于0.5MPa。

2.2 設(shè)計(jì)合理

差壓液位計(jì)必須垂直放置[4]，因此，裝置設(shè)計(jì)垂掛式支撐臺(tái)，方便安裝和讀數(shù)。同時(shí)，考慮到不同的檢定高度，在支撐臺(tái)設(shè)計(jì)多組支撐柱，適合不同高度的掛放。所有支撐柱與支撐板之間采用轉(zhuǎn)軸連接，使用完畢后可以把支撐柱收縮放置，節(jié)省空間。另外，還設(shè)計(jì)一組可以調(diào)節(jié)相對(duì)距離的支撐柱，以適用不同規(guī)格的液位計(jì)。

2.3 安裝快捷

檢定過(guò)程的安裝包括被檢液位計(jì)的安裝和與連接軟管的安裝[5]。前者通過(guò)液位計(jì)后端的一組螺孔直接垂掛在支撐柱上，十分簡(jiǎn)捷。后者采用快速接頭方式，把連接銅管接頭處設(shè)計(jì)螺紋式銅塞，安裝時(shí)把銅塞旋轉(zhuǎn)進(jìn)液位計(jì)接入口。

3 檢定裝置的實(shí)現(xiàn)

差壓液位計(jì)檢定裝置原理如圖1所示，壓力校驗(yàn)儀作為裝置的壓力標(biāo)準(zhǔn)器；臺(tái)式壓力泵作為標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器；通過(guò)支撐臺(tái)用來(lái)固定被檢液位計(jì)；利用銅管分別連接被檢液位計(jì)、壓力校驗(yàn)儀和臺(tái)式壓力泵，從而構(gòu)成了整套檢定裝置。

在設(shè)備的選用中，壓力校驗(yàn)儀需要有較高的準(zhǔn)確度等級(jí)和分辨力，臺(tái)式壓力泵的穩(wěn)定性較好[6]，液位計(jì)支撐臺(tái)需要加工制作，支撐柱需要較好的材料，能夠滿足液位計(jì)的重量。

4 檢定過(guò)程

4.1 操作程序

依據(jù)檢定規(guī)程和被檢液位計(jì)的量程設(shè)置檢定點(diǎn)。檢定過(guò)程分為上行和下行兩部分。從最小量程開(kāi)始，通過(guò)臺(tái)式壓力泵手動(dòng)打壓，壓力校驗(yàn)儀和被檢液位計(jì)壓力上升，觀察壓力校驗(yàn)儀壓力，達(dá)到預(yù)定檢定點(diǎn)后，停止打壓，等待示值穩(wěn)定后讀取兩者的壓力值并記錄。繼續(xù)打壓以檢定其他檢定點(diǎn)，直到完成最大檢定點(diǎn)。

打開(kāi)臺(tái)式壓力泵閥門(mén)，使壓力逐漸降低，降到預(yù)定檢定點(diǎn)后關(guān)閉閥門(mén)，等待示值穩(wěn)定后讀取并記錄壓力校驗(yàn)儀和被檢液位計(jì)的壓力值。打開(kāi)閥門(mén)使壓力繼續(xù)下降以檢定其他點(diǎn)，直到完成最小點(diǎn)的檢定。

4.2 檢定示例

取一臺(tái)常規(guī)的差壓液位計(jì)，量程0～50kPa、準(zhǔn)確度等級(jí)2.5%FS。安裝在檢定裝置上，在量程范圍內(nèi)均勻選擇5個(gè)檢定點(diǎn)，按照上述操作程序完成檢定，歷時(shí)近10min。檢定記錄見(jiàn)表1。

示值誤差及回差的計(jì)算公式分別為（1）、（2）：

式中si—第i檢定點(diǎn)示值誤差，%FS；

qi—第i檢定點(diǎn)被檢壓力值，kPa；

qri—第i檢定點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)壓力值，kPa；

qmax—被檢液位計(jì)最大量程，kPa；

Δsi—第i檢定點(diǎn)回差，%FS；

si下—第i檢定點(diǎn)下行示值誤差，%FS；

si上—第i檢定點(diǎn)上行示值誤差，%FS。

被檢液位計(jì)示值誤差s=|si|max，回差Δsi=Δsmax，由此得到：s=-1.8%FS，Δs=0.8%FS。根據(jù)被檢液位計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)，該差壓液位計(jì)經(jīng)檢定合格。

表1 檢定記錄數(shù)據(jù)表

5 結(jié) 語(yǔ)

本差壓液位計(jì)裝置是新疆計(jì)量測(cè)試研究院科研項(xiàng)目《液位計(jì)檢定系統(tǒng)研發(fā)》的內(nèi)容之一，項(xiàng)目在本裝置的硬件基礎(chǔ)上嘗試實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打壓系統(tǒng)、壓力值的自動(dòng)傳輸、以及環(huán)境溫濕度的自動(dòng)采集功能，以期通過(guò)軟件系統(tǒng)完全實(shí)現(xiàn)差壓液位計(jì)的自動(dòng)檢定、數(shù)據(jù)處理和證書(shū)出具等功能。

[1]聶華,張帆.差壓液位計(jì)內(nèi)置式取壓方法[P].中國(guó):CN 101206133A, 2008-06-25.

[2]聶華,李衛(wèi),首曉潔,等.差壓式液位計(jì)取壓方法的研究[J].石油工程建設(shè),2010(1):137-138.

[3]JJG 971-2002液位計(jì)檢定規(guī)程[S].

[4]魏鳳麗,曹朝輝,郭玉琴.如何正確安裝并合理使用差壓式流量計(jì)[J].中國(guó)計(jì)量,2006(8):58.

[5]胡忠澤.差壓法測(cè)量液位問(wèn)題探討[J].石油化工自動(dòng)化,2001(6):60-61,63.

[6]崔豐起.差壓流量計(jì)的誤差分析[J].工業(yè)計(jì)量,2005(4):64.

The calibration and verification of differential pressure liquid-level meter is always developing slowly,not forming a method or device worth to be promoted.Therefore,a verification device for differential pressure liquid-level meter is built up in this study,characterized by the low price,simple structure,prompt installation,simple operation,high accuracy and powerful practicality. And this device has high promotion value in the calibration and verification of differential pressure liquid-level meter.

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劉敦利 (1984-),男,理學(xué)碩士,工程師,從事流量、容量計(jì)量相關(guān)工作。

黃永場(chǎng)

2012-03-29