陳國宇 劉宜仔 賴法全 陳房勇 鐘偉達(dá) 陳立玲

不同介質(zhì)對三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)定結(jié)果差異性分析*

陳國宇 劉宜仔 賴法全 陳房勇 鐘偉達(dá) 陳立玲

（廣州能源檢測研究院，廣東 廣州 510000）

針對不同介質(zhì)對三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)定的結(jié)果差異問題，提出一種不同介質(zhì)的三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)稱容量標(biāo)定補(bǔ)償方法。首先，制定水、油2種介質(zhì)標(biāo)定三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的試驗(yàn)方案；然后，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算介質(zhì)分別為水、油時的計(jì)量頸分度容積、三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)稱容積液位刻度；最后，對比分析不同介質(zhì)的標(biāo)定結(jié)果差異性。試驗(yàn)結(jié)果表明：對標(biāo)稱容積為20 L的三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器，采用油標(biāo)定得到的標(biāo)稱容積液位刻度比采用水標(biāo)定得到的刻度低2.77 mm，相應(yīng)的介質(zhì)體積少了約5.18 mL。

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器；介質(zhì)變化；標(biāo)定；容量

0　引言

標(biāo)準(zhǔn)金屬量器以液位刻度線標(biāo)識標(biāo)稱容量，是檢定或校準(zhǔn)與容量相關(guān)器具的重要設(shè)備[1-3]。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的準(zhǔn)確度，通常可分為一等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器和三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器[4]。其中，一等、二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器一般作為標(biāo)準(zhǔn)器具給下一個等級的金屬量器進(jìn)行量值溯源；而三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器一般在加油站、企業(yè)物料配比等場合用作工作量器，完成液貨貿(mào)易公平計(jì)量或物料定量配比[5-7]?？梢姡葮?biāo)準(zhǔn)金屬量器的標(biāo)稱容量準(zhǔn)確性直接關(guān)系民生計(jì)費(fèi)的公平性與生產(chǎn)產(chǎn)品的有效性[8-9]。

根據(jù)JJG 259—2005《標(biāo)準(zhǔn)金屬量器檢定規(guī)程》[10]，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的標(biāo)定介質(zhì)為循環(huán)水或自來水。但在實(shí)際使用中，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器衡量介質(zhì)往往是油品。由于介質(zhì)不同，引起三等金屬量器標(biāo)定結(jié)果與實(shí)際使用的標(biāo)稱容量不相符，造成容量測量不準(zhǔn)確。

針對介質(zhì)變化引起的三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)稱容量差異問題，本文對標(biāo)定介質(zhì)分別為水和油時的標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行對比分析，提出介質(zhì)變化時的三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)稱容量補(bǔ)償方法。

1　試驗(yàn)原理

三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器通過液位刻度線標(biāo)識標(biāo)稱容量，當(dāng)往三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器注入的液體剛好達(dá)到液位刻度線時，認(rèn)為金屬量器內(nèi)的液體體積等于標(biāo)稱容量。對三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)定，就是通過測量確認(rèn)液位刻度線。若二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器20 ℃時的容積為BL，體脹系數(shù)為1℃-1；三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的體脹系數(shù)為2℃-1；介質(zhì)在二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器中的溫度為1℃，在三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器中的溫度為2℃；介質(zhì)在范圍內(nèi)的平均體脹系數(shù)為w℃-1，則三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器20 ℃的容積為

若1=2，則

若測量得到三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的液位刻度為mm；三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器計(jì)量頸的分度容積為(mL/mm)，則將換算到標(biāo)稱容量下的液位高度為

2　試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

依據(jù)JJG 259—2005《標(biāo)準(zhǔn)金屬量器檢定規(guī)程》，分別以水、油為標(biāo)定介質(zhì)，對金屬量器容量進(jìn)行測量，試驗(yàn)方案如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)方案

主要試驗(yàn)步驟包括：

1）記錄環(huán)境溫度、濕度；

2）對二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器潤壁，測量標(biāo)定介質(zhì)的溫度；

3）將標(biāo)定介質(zhì)注入二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器剛好達(dá)到其標(biāo)稱容量；

4）打開二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器閥門，標(biāo)定介質(zhì)從二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器注入三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器；

5）按照規(guī)程靜置2 min后，記錄三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器刻度；

6）打開三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器閥門，放出少量標(biāo)定介質(zhì)，再倒入150 mL標(biāo)定介質(zhì)，記錄刻度的變化量；

7）重復(fù)步驟3）~步驟6）3次，得到3組測量數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)裝置如圖2所示，主要包括二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器。這2個標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的標(biāo)稱容積均為20.00 L，材質(zhì)均為不銹鋼，故1=2= 50×10-6℃-1。標(biāo)定介質(zhì)為水時，w= 0.0002℃-1；標(biāo)定介質(zhì)為油時，w= 0.0007 ℃-1。由于介質(zhì)在二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的溫度基本不變，故1=2。根據(jù)式(1)~式(3)，可得20=B，=。

圖2 試驗(yàn)裝置

3　試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)環(huán)境溫度為21℃，濕度為54 %RH，油的密度為832.7（kg/m3）。

介質(zhì)為水的試驗(yàn)結(jié)果如表1所示，二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器容積B= 20.00 L，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器計(jì)量頸分度容積= 1.87 (mL/mm)，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)稱容積液位刻度= 65.60 (mm)。

介質(zhì)為油的試驗(yàn)結(jié)果如表2所示，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器計(jì)量頸分度容積= 1.87 (mL/mm)，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)稱容積液位刻度= 62.83 (mm)。

表1 介質(zhì)為水的試驗(yàn)結(jié)果

表2 介質(zhì)為油的試驗(yàn)結(jié)果

4　結(jié)語

本文對采用水、油2種不同介質(zhì)進(jìn)行三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)定的結(jié)果差異進(jìn)行定量分析。通過設(shè)計(jì)不同介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器容量標(biāo)定試驗(yàn)方案，獲取標(biāo)稱容積為20 L的三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器分別以水、油為介質(zhì)的標(biāo)定結(jié)果。其中，以水、油為介質(zhì)進(jìn)行標(biāo)定的計(jì)量頸分度容積基本相同。但以油為介質(zhì)時，三等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器標(biāo)稱容積液位刻度比以水為介質(zhì)的液位刻度低2.77 mm，相當(dāng)于體積小了5.18 mL。因此，若用油進(jìn)行三等金屬量器標(biāo)定，需對標(biāo)定結(jié)果補(bǔ)償5.18 mL。

[1] 楊經(jīng)榮,車建軍,劉子勇.一種機(jī)械式自動調(diào)平的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器[J].中國計(jì)量,2020(2):94-95.

[2] 鄭云橋.標(biāo)準(zhǔn)金屬量器檢定過程中影響因素分析及探討[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2019(24):51-52.

[3] 陳晨,史想全,周潔,等.100 L二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器檢定結(jié)果的測量不確定度評定[J].中國計(jì)量,2019(3):112-113.

[4] 張東飛,胡志剛,陳曹浪.提高20 L標(biāo)準(zhǔn)金屬量器檢定效率的方法探討[J].中國計(jì)量,2018(7):111-112.

[5] 曾慶威.標(biāo)準(zhǔn)金屬量器不水平引入的液位偏差補(bǔ)償方法研究[J].計(jì)量技術(shù),2018(3):54-56.

[6] Li Jinhai, Tong Rusong; Cao Suosheng. Analysis of uncertainty in standard metal tank volume verification with monte carlo method [J]. Advanced Materials Research, 2013, 2450:1974-1978.

[7] Zhao Cuilian, Chen Yu. A new liquid level measuring system of standard metal tank based on sub-pixel edge detection[C]. In: 2007 IEEE International Conference on Control and Automation. IEEE, 2007: 3207-3212.

[8] 劉小剛.標(biāo)準(zhǔn)金屬量器液面高度的測量方法[J].質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督研究,2017(3):8-12.

[9] 王本草.20 L二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器校準(zhǔn)的不確定度評定[J].工業(yè)計(jì)量,2015,25(S2):119-120.

[10] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局,中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.JJG 259-2005,標(biāo)準(zhǔn)金屬量器[S].北京:中國計(jì)量出版社,2005.

Analysis on the Difference of Calibration Results of Third-Class Standard Metal Tank with Different Media

Chen Guoyu Liu Yizai Lai Faquan Chen Fangyong Zhong Weida Chen Liling

(Guangzhou Institute of Energy Testing, Guangzhou 510000, China)

Aiming at the difference in the results of the calibration of third-class metal tank by different media, a method for compensating the nominal capacity of the third-class metal tank when the medium changes is proposed. First, formulate the test plan for calibrating the third-class standard metal tank with water or oil, and then calculate the metering volume of the neck when the medium is water or oil, and the nominal volume level scale of the third-class standard metal tank according to the test results. Finally, the difference between the calibration results of different media is analyzed. The test results show that for the third-class standard metal tank with a nominal volume of 20 L, the nominal volume level scale obtained by oil calibration is 2.77 mm lower than the scale obtained by water calibration, and the corresponding medium volume is less about 5.18 mL.

standard metal tank; different media; calibration; capacity

陳國宇，男，1990年生，博士，工程師，主要研究方向：能源計(jì)量。E-mail: mechenguoyu@hotmail.com

劉宜仔，男，1989年生，碩士，工程師，主要研究方向：能源計(jì)量。E-mail: 2112661445@qq.com

賴法全，男，1987年生，學(xué)士，工程師，主要研究方向：能源計(jì)量。E-mail: 449388231@qq.com

陳房勇，男，1988年生，學(xué)士，助理工程師，主要研究方向：能源計(jì)量。E-mail: 839466185@qq.com

鐘偉達(dá)，男，1992年生，學(xué)士，助理工程師，主要研究方向：能源計(jì)量。E-mail: 812740659@qq.com

陳立玲，女，1992年生，大專，助理工程師，主要研究方向：能源計(jì)量。E-mail: 229793922@qq.com

廣州市市場監(jiān)督管理局科技項(xiàng)目（2020kj33）；廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金(2020A1515010947)；廣州市科技計(jì)劃項(xiàng)目(202002030439)。

TP393

A

1674-2605(2020)04-0007-04

10.3969/j.issn.1674-2605.2020.04.007