流量计检定装置设计与研究

流量计检定装置设计与研究

龚勇

襄阳市计量测试研究所湖北襄阳441000

摘要：传统的流量计检定装置受温度变化、环境变化及密度计准确度及金属器皿的影响很大，从而影响了检定精度和检定流程，本文提供一种新的流量计检定装置，该检定流量计不需要标准金属器、不需要任何温度修正，测量时全程密封环境，而且模拟实际流量计使用过程管道压力，测量数据准确，全程自动检定，使用方便，具有一定的实际应用价值。

关键词：流量计；检定装置；设计

1概述

在流量计量领域，液体容积式流量计常用的检定方法是容积法，质量流量计常用的检定方法是容积法与质量法。容积法是使用标准计量罐，计量通过流量计的液体体积值和液体流过流量计的时间从而得出流量值；质量法需要与密度计配套使用，并使用标准密度计测得流过流量计介质密度值和液体流过流量计的时间，再根据密度公式间接测量流过流量计介质体积，从而得出流量值。

2现有流量计检定装置存在的问题

在现有流量计容积法检定中，首先测定标准计量罐内液体体积，再用水银温度计或者数显温度计测量温度，因为液体温度与罐体温度、环境温度不一致，测量过程中温度会缓慢变化，需要不断温度修正，而且使用标准金属器皿作为体积标准器，因热胀冷缩等因素受环境温度影响测量误差大。

还有，在采用质量法流量计检定中，因为需要密度计，而密度计在实际测量过程中因受温度变化、环境变化及密度计准确度等级因素导致测量密度不准确误差大，而且密度计只能单点取样测量，实际使用过程中每次密度测量数值均不一样，而且现有的方法测量步骤繁琐，引入不确定因素来源多，加之液体挥发性，影响实际流量计测量效果。

3流量计检定装置的设计

基于上述的背景情况，本文设计了一种流量计检定装置结构图如图1所示，本流量计检定装置包括有体积管Ⅰ31、体积管Ⅱ29、工作活塞Ⅰ3、工作活塞Ⅱ8、同步电机Ⅰ1、同步电机Ⅱ10、压力传感器Ⅰ5、压力传感器Ⅱ11、光电传感器Ⅰ32、光电传感器Ⅱ30、排放电磁阀27、水平传感器21、储液罐25、空气电磁阀14、空气压缩机13、浮力限位器22、可移动电机23、拉力载荷传感器17、称重传感器20、标准金属球体19、数据采集单元40、分布式IO模块39、计算机36、串口卡37、打印机38，其中，体积管Ⅰ31、体积管Ⅱ29与被检流量计35管径尺寸相同，在体积管Ⅰ31、体积管Ⅱ29的两端分别设有法兰Ⅰ6、法兰Ⅱ7，工作活塞Ⅰ3及工作活塞Ⅱ8分别设置于体积管Ⅰ31、体积管Ⅱ29内，同步电机Ⅰ1、同步电机Ⅱ10分别通过连杆Ⅰ2及连杆Ⅱ9与工作活塞Ⅰ3、工作活塞Ⅱ8相连，保证工作活塞Ⅰ3、工作活塞Ⅱ8同步运行，压力传感器Ⅰ5、光电传感器Ⅰ32、光电传感器Ⅱ30设置于体积管Ⅰ31的外壁上，在体积管Ⅰ31的外壁上还设有加液孔4，在体积管Ⅱ29上设有排液孔28，排液孔28通过液体排放管26与排放电磁阀27相连，排放电磁阀27通过液体排放管26与储液罐25相连，压力传感器Ⅱ11设置于储液罐25顶部，储液罐25上部设有通气孔33，通气孔33通过空气管12与空气电磁阀14相连，空气电磁阀14则通过空气管12与空气压缩机13相连，浮力限位器22设置于储液罐25内，储液罐25底部设有若干个称重传感器20，水平传感器21设置于储液罐25侧面，储液罐25内设有电机滑道24，电机滑道24内设置可上下移动的可移动电机23，可移动电机23通过连杆Ⅲ16与拉力载荷传感器17、浮力限位器22相连，拉力载荷传感器17通过细线18与标准球体19相连。

本文中数据采集单元40分别与压力传感器Ⅰ5、压力传感器Ⅱ11、光电传感器Ⅰ32、光电传感器Ⅱ30、水平传感器21、拉力载荷传感器17、称重传感器20、串口卡37相连，用于采集压力传感器Ⅰ5、压力传感器Ⅱ11、光电传感器Ⅰ32、光电传感器Ⅱ30、水平传感器21、拉力载荷传感器17、称重传感器20信号。

本文中分布式IO模块39分别与同步电机Ⅰ1、同步电机Ⅱ10、排放电磁阀27、空气电磁阀14、浮力限位器22、可移动电机23、空气压缩机13、串口卡37相连，用于输出同步电机Ⅰ1、同步电机Ⅱ10、排放电磁阀27、空气电磁阀14、浮力限位器22、可移动电机23、空气压缩机13信号。其中：本文光电传感器Ⅰ32、光电传感器Ⅱ30、拉力载荷传感器17、称重传感器20的准确度最好达到0.01%。

图1流量计检定装置结构图

4结论

本流量计检定装置根据光电传感器Ⅰ记录流过被检定流量计液体时间，采用称重法测量流过被检流量计液体体积，不需要任何温度修正，设备稳定性好，测量时全程密封环境，液体不挥发保证测量准确，同时本流量计检定装置还具有一下特点：

（1）采用称重法测量流过被检定流量计液体体积，无论温度如何变化，被测液体重量不会发生变化，检定结果不受温度影响，无需考虑任何温度的修正值。

（2）由于采用称重法的检定方法，因此不需要标准金属器皿，也不会因为罐体意外变形而影响检定结果，更无需考虑罐体因为热膨胀引起的罐体体积随温度变化，不需要任何温度修正。

（3）由于没有现有技术中的液位读数装置，可避免视线与液面不水平等因素产生读数误差或者避免电子液位装置测量引入的测量误差。

（4）连接在拉力载荷传感器上的实心标准金属球采用不锈钢球体，加工难度低，构造简单，重量、体积可精确测量，还可根据实际需要配备不同重量的不锈钢球体。

（5）储液罐封闭，被测液体挥发不会对体积测量结果产生影响。

（6）检定过程可以模拟流量计管道压力，检定数据更加准确，检定过程采用数据采集单元、计算机、串口卡、分布式IO模块，全程自动化数据处理。

（7）本文误差影响因素少，所用的重力载荷传感器、拉力载荷传感器可以达到0.01%的准确度等级，实心金属球体的重量与体积测量同样可以达到0.01%，时间测量可达到0.01%准确度等级，故检定结果的准确度也可达到0.01%，所以本文不仅能完全满足检定要求，而且实际测量系统稳定、准确度更高。

参考文献：

[1]吴泽梁．流量计在线检定控制系统的研制[J].测控技术，2016.

[2]高科．超声水表流量检定装置研制[D].中国计量大学，2013.

[3]周冀馨．静态容积法流量计检定装置设计[J].电气时代，2013.

[4]滕鹏飞．液体微小流量计量方法和标准装置的研究[J].中国计量大学，2012.

作者简介：

龚勇，男，1979年1月，襄阳市计量测试研究所，助理工程师，流量方面检定校准于研究。