李盛

摘 要：介紹了一種流量計檢定裝置及其檢定方法。在現(xiàn)有流量計容積法檢定中，因為液體溫度與罐體溫度、環(huán)境溫度不一致，需要不斷溫度修正，而且使用標準金屬器皿作為體積標準器，因熱脹冷縮等因素受環(huán)境溫度影響測量誤差大。而采用質(zhì)量法流量計檢定中，因為需要密度計，而密度計在實際測量過程中因受溫度變化、環(huán)境變化及密度計準確度等級因素導致測量密度不準確誤差大，測量步驟繁瑣。新型流量計檢定裝置方法采用密度換算方法與目前采用的方式相比，不需要溫度修正、不需要密度計，采用現(xiàn)有技術條件能大幅提高測量準確度。

關鍵詞：流量計檢定裝置 稱重法 新型

中圖分類號：TH814 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）01（c）-0093-02

液體容積式流量計現(xiàn)場檢定常用方法是容積法（容器開放式結構）；質(zhì)量流量計檢定常用方法是容積法與質(zhì)量法。（1）容積法是使用標準計量罐，計量通過流量計的液體體積值和液體流過流量計的時間從而得出流量值；（2）質(zhì)量法需要與密度計配套使用，并使用標準密度計測得流過流量計介質(zhì)密度值和液體流過流量計的時間，再根據(jù)密度公式間接測量流過流量計介質(zhì)體積，從而得出流量值。

1 發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服目前現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種新的流量計檢定裝置及采用該裝置的檢定方法，采用該方法檢定流量計，不需要標準金屬器、不需要任何溫度修正，測量時全程密封環(huán)境，而且模擬實際流量計使用過程管道壓力，測量數(shù)據(jù)準確，全程自動檢定，使用方便。

為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的所采用的技術方案是：一種流量計檢定裝置，其結構特點為含有體積管Ⅰ、體積管Ⅱ、工作活塞Ⅰ、工作活塞Ⅱ、同步電機Ⅰ、同步電機Ⅱ、壓力傳感器Ⅰ、壓力傳感器Ⅱ、光電傳感器Ⅰ、光電傳感器Ⅱ、排放電磁閥、水平傳感器、儲液罐、空氣電磁閥、空氣壓縮機、浮力限位器、可移動電機、拉力載荷傳感器、稱重傳感器、標準金屬球體、數(shù)據(jù)采集單元、分布式IO模塊、計算機、串口卡、打印機，其中，所述的體積管Ⅰ、體積管Ⅱ與被檢流量計管徑尺寸相同，在體積管Ⅰ、體積管Ⅱ的兩端分別設有法蘭Ⅰ、法蘭Ⅱ，工作活塞Ⅰ及工作活塞Ⅱ分別設置于體積管Ⅰ、體積管Ⅱ內(nèi)，同步電機Ⅰ、同步電機Ⅱ分別通過連桿Ⅰ及連桿Ⅱ與工作活塞Ⅰ、工作活塞Ⅱ相連，保證工作活塞Ⅰ、工作活塞Ⅱ同步運行，壓力傳感器Ⅰ、光電傳感器Ⅰ、光電傳感器Ⅱ設置于體積管Ⅰ的外壁上，在體積管Ⅰ的外壁上還設有加液孔，在體積管Ⅱ上設有排液孔，排液孔通過液體排放管與排放電磁閥相連，排放電磁閥與儲液罐相連，壓力傳感器Ⅱ設置于儲液罐頂部，儲液罐上部設有通氣孔，通氣孔通過空氣管與空氣電磁閥相連，空氣電磁閥則通過空氣管與空氣壓縮機相連，浮力限位器設置于儲液罐內(nèi)，儲液罐底部設有若干個稱重傳感器，水平傳感器設置于儲液罐側(cè)面，儲液罐內(nèi)設有電機滑道，電機滑道內(nèi)設置可上下移動的可移動電機，可移動電機通過連桿Ⅲ與拉力載荷傳感器、浮力限位器相連，拉力載荷傳感器通過細線與標準球體相連。

數(shù)據(jù)采集單元分別與壓力傳感器Ⅰ、壓力傳感器Ⅱ、光電傳感器Ⅰ、光電傳感器Ⅱ、水平傳感器、拉力載荷傳感器、稱重傳感器、串口卡相連，用于采集壓力傳感器Ⅰ、壓力傳感器Ⅱ、光電傳感器Ⅰ、光電傳感器Ⅱ、水平傳感器、拉力載荷傳感器、稱重傳感器信號。

分布式IO模塊分別與同步電機Ⅰ、同步電機Ⅱ、排放電磁閥、空氣電磁閥、浮力限位器、可移動電機、空氣壓縮機、串口卡相連，用于輸出同步電機Ⅰ、同步電機Ⅱ、排放電磁閥、空氣電磁閥、浮力限位器、可移動電機、空氣壓縮機信號。

計算機與串口卡及打印機相連，用于現(xiàn)場打印數(shù)據(jù)。本發(fā)明所述的光電傳感器Ⅰ、光電傳感器Ⅱ、拉力載荷傳感器、稱重傳感器的準確度等級最好達到0.01%。

2 檢定方法

一種利用上述流量計檢定裝置檢定流量計的方法，其特征是按下列步驟進行的：（1）通過法蘭Ⅰ、法蘭Ⅱ?qū)⒈粰z流量計分別安裝于體積管Ⅰ、體積管Ⅱ的兩端；（2）在加液孔注入與實際通過流量計液體相同的液體，并封閉加液孔；（3）調(diào)整體積管Ⅰ、體積管Ⅱ及被檢流量計至水平狀態(tài)；（4）調(diào)整體積管Ⅰ及體積管Ⅱ內(nèi)的工作活塞Ⅰ、工作活塞Ⅱ位置，使體積管Ⅱ內(nèi)的工作活塞Ⅱ抵近被檢流量計；（5）調(diào)整工作活塞Ⅰ位置，使體積管Ⅰ內(nèi)的液體壓力恒定，達到與實際管道壓力相符；（6）將被檢流量計數(shù)據(jù)清零；（7）將光電傳感器Ⅰ時間信號清零、光電傳感器Ⅱ的位置信號清零；（8）通過計算機啟動同步電機Ⅰ、同步電機Ⅱ，同時觸發(fā)光電傳感器Ⅰ開始計時，保持體積管Ⅰ內(nèi)液體壓力恒定，當移動工作活塞Ⅰ至抵近被檢流量計時，觸發(fā)光電傳感器Ⅱ，光電傳感器Ⅰ計時結束，從數(shù)據(jù)采集單元讀出光電傳感器Ⅰ時間t，該時間t為恒定壓力下，液體流過被檢流量計的時間；（9）讀出被檢流量計儀表示值Q1；（10）打開排放電磁閥，將流過被檢流量計到達體積管Ⅱ內(nèi)的液體排放入儲液罐內(nèi)，關閉排放電磁閥并切斷液體排放管的連接；（11）在儲液罐內(nèi)測量流過被檢流量計液體的體積，測量方法如下。

①調(diào)整安裝在儲液罐上的水平傳感器，使儲液罐處于水平狀態(tài)，將儲液罐底部稱重傳感器讀數(shù)清零，將體積管Ⅱ內(nèi)液體排放至儲液罐，待儲液罐底部的稱重傳感器數(shù)值穩(wěn)定后，在數(shù)據(jù)采集單元讀出其重量數(shù)值M，該數(shù)值是儲液罐內(nèi)被測液體實際重量。

②在儲液罐內(nèi)的拉力載荷傳感器上通過細線懸掛質(zhì)量為M1、體積為V1的實心標準金屬球，通過儲液罐內(nèi)浮力限位器調(diào)整拉力載荷傳感器的上下位置，將實心標準金屬球完全浸沒到儲液罐內(nèi)的液體中，利用安裝在儲液罐上的空氣電磁閥調(diào)整儲液罐內(nèi)壓力，使之與體積管Ⅰ的壓力相同，待拉力載荷傳感器穩(wěn)定后，從數(shù)據(jù)采集單元讀出拉力載荷傳感器的拉力示值T。

③根據(jù)實心標準金屬球的質(zhì)量M1、實心標準金屬球的體積V1、拉力載荷傳感器測到的拉力示值T、罐體內(nèi)被測液體的實際重量M，利用公式計算出罐體內(nèi)被測液體體積。

④將步驟③中計算的被測液體體積，利用拉力載荷傳感器測量實心標準金屬球重力與浮力的關系，間接測量液體密度，數(shù)據(jù)采集單元根據(jù)液體密度與液體質(zhì)量換算出被檢流量計液體的體積。

設實心標準金屬球的質(zhì)量為M1，體積為V1，將其懸掛在拉力載荷傳感器下，并將其浸沒入待測液體中，則有：

M1g-ρV1g=T （1）

式中，ρ為待測液體密度，g為重力加速度，T為拉力載荷傳感器測到的拉力示值

則罐體內(nèi)液體密度為：

ρ=（M1g-T）/V1g （2）

儲液罐內(nèi)被測液體體積為：

V=M/ρ=M/﹝（M1g-T）/V1g﹞ （3）

則流過被檢流量計的標準流量為Q2=V/t；根據(jù)讀出的被檢流量計示值讀數(shù)Q1。

計算出示值誤差△=Q1-Q2。

根據(jù)誤差大小，判定被檢流量計是否合格。

3 本發(fā)明的優(yōu)點

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

（1）采用稱重法測量流過被檢定流量計液體體積，無論溫度如何變化，被測液體重量不會發(fā)生變化，檢定結果不受溫度影響，無需考慮任何溫度的修正值。

（2）由于采用稱重法的檢定方法，因此不需要標準金屬器皿，也不會因為罐體意外變形而影響檢定結果，更無需考慮罐體因為熱膨脹引起的罐體體積隨溫度變化，不需要任何溫度修正。

（3）由于沒有現(xiàn)有技術中的液位讀數(shù)裝置，可避免視線與液面不水平等因素產(chǎn)生讀數(shù)誤差或者避免電子液位裝置測量引入的測量誤差。

（4）本發(fā)明誤差影響因素少，所用的重力載荷傳感器、拉力載荷傳感器可以達到0.01%的準確度等級，實心金屬球體的重量與體積測量同樣可以達到0.01%，時間測量可達到0.01%準確度等級，故檢定結果的準確度也可達到0.01%，所以本發(fā)明不僅能完全滿足檢定要求，而且實際測量系統(tǒng)穩(wěn)定、準確度更高。

參考文獻

[1] 楊煥彩.基于LabVIEW的流量計標定系統(tǒng)研究[D].西北農(nóng)林科技大學，2009.

[2] 李崢.水流量標準裝置不確定度和流量穩(wěn)定性研究[D].天津大學，2009.

[3] 許翠翠.大口徑熱能表測控系統(tǒng)的設計與研究[D].濟南大學，2010.