介紹設(shè)計(jì)及構(gòu)建的流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法及檢定系統(tǒng)，在線檢測(cè)被檢定流量計(jì)內(nèi)液體溫度以及標(biāo)準(zhǔn)金 屬量器內(nèi)的液體溫度、液體密度、液體體積和幾何中心處壓力;計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)液體經(jīng)過(guò)溫度修正后的液體體 積;檢測(cè)在檢測(cè)過(guò)程中揮發(fā)的油氣體積及質(zhì)量;計(jì)算實(shí)際液體質(zhì)量或體積與被檢定流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)示值的相對(duì)誤差。 檢定系統(tǒng)包括控制器、數(shù)據(jù)采集單元、標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、高精度質(zhì)量流量計(jì)、磁致伸縮液位傳感器、溫度傳感器、密度 傳感器、壓力傳感器、溢流報(bào)警器和打印機(jī)。在標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的計(jì)量頸內(nèi)安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，用于測(cè) 量計(jì)量頸處的液位高度，得出一定容積值，通過(guò)在線溫度傳感器的測(cè)量與修正，引人在線密度檢測(cè)，檢測(cè)精度和測(cè) 量效率高。

0.引言

液體容積式流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定常用的方法是容 積法(容器為開(kāi)放式結(jié)構(gòu)）;質(zhì)量流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定常 用的方法是容積法與密度計(jì)配套，用容積法計(jì)量通 過(guò)流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)器處體積值，并使用標(biāo)準(zhǔn)密度計(jì)測(cè) 得介質(zhì)密度值,然后按照公式計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)器測(cè)得的質(zhì) 量，這是一種間接測(cè)量方法。

現(xiàn)有流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法中，首先測(cè)量容器內(nèi) 液體體積再將水銀溫度計(jì)放人溫度計(jì)保溫盒等 待熱平衡，過(guò)半分鐘之后再測(cè)量容器內(nèi)液體溫度I 此時(shí)因?yàn)榄h(huán)境溫度與液體溫度的不一致，液體溫度 h可能是緩慢變化的，因而引起液體體積f的改變， 造成容器內(nèi)液體實(shí)際體積的測(cè)量不準(zhǔn)確（先放人 保溫盒測(cè)量液體溫度ts,會(huì)造成液體體積F變化）。 液體取樣后，使用玻璃溫度計(jì)測(cè)量樣品溫度，玻璃 密度計(jì)測(cè)量樣品密度，測(cè)量先后不同產(chǎn)生的溫度變 化，也會(huì)弓丨起液體密度的輕微改變，造成樣品的樣 品密度測(cè)量不準(zhǔn)確。

在現(xiàn)有測(cè)量方法中，密度是通過(guò)一系列測(cè)量與 兩次查詢（《石油計(jì)量表GB/T 1885—1998專用》） 得到的，測(cè)量步驟繁瑣，引人的不確定度來(lái)源多。 由于石油產(chǎn)品具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在石油產(chǎn)品注入 和流出標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的過(guò)程中均存在油氣揮發(fā)外 溢,損耗率在不同環(huán)境下可達(dá)0.05% -0. 10% (參見(jiàn)GB 11085—89《散裝液體石油產(chǎn)品損耗》），影響 測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度，現(xiàn)有測(cè)量方法沒(méi)有考慮此因素 的影響。

1.檢定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理

本流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

本檢定系統(tǒng)包括控制器、數(shù)據(jù)采集單元、標(biāo)準(zhǔn) 金屬量器、高精度質(zhì)量流量計(jì)、磁致伸縮液位傳感 器、溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器、溢流報(bào) 警器和打印機(jī)，其中：

1）高精度質(zhì)量流量計(jì)安裝于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的 出口處，用于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器揮發(fā)的油氣質(zhì)量；

2）磁致伸縮液位傳感器安裝于標(biāo)準(zhǔn)金屬量 器的計(jì)量頸處，用于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)液體 體積；

3）溫度傳感器包括2個(gè)以上熱電偶溫度計(jì)，用 于測(cè)量被檢定流量計(jì)內(nèi)液體溫度和標(biāo)準(zhǔn)金屬量器 內(nèi)的液體溫度；

4）密度傳感器安裝于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器上，用于測(cè) 量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的液體密度；

5）壓力傳感器安裝于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)部幾何 中心處，用于測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)部壓力；

6）溢流報(bào)警器安裝于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器上，溢流報(bào) 警器與控制器電性連接；

7）數(shù)據(jù)采集單元用于采集磁致伸縮液位傳感器、溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器、溢流報(bào) 警器和高精度質(zhì)量流量計(jì)的信號(hào)并傳輸至控制器， 包括數(shù)據(jù)采集模塊、串口卡和分布式I/O模塊，數(shù)據(jù) 采集模塊和分布式I/O模塊均通過(guò)串口卡與控制器 信息交互，磁致伸縮液位傳感器、溫度傳感器、密度 傳感器、壓力傳感器、溢流報(bào)警器和高精度質(zhì)量流 量計(jì)均連接至數(shù)據(jù)采集模塊；

8）控制器接收數(shù)據(jù)采集單元采集的數(shù)據(jù)并對(duì) 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的檢測(cè)液體體積進(jìn)行計(jì)算和修正， 計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的實(shí)際液體體積R或?qū)嶋H液體 質(zhì)量以及被檢定流量計(jì)的相對(duì)誤差E 。

9）打印機(jī)與控制器電性連接，現(xiàn)場(chǎng)打印檢定原 始記錄、檢定證書(shū)和檢定標(biāo)簽。

所述標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的不確定度不大于0. 025% (k:2),高精度質(zhì)量流量計(jì)的精度等級(jí)不大于0. 1， 磁致伸縮液位傳感器的分辨率<0. 1mm、非線性度 每0. 05% FS,密度傳感器的精度等級(jí)不大于0. 05。

所述熱電偶溫度計(jì)的分度值為0. l^C、測(cè)量范 圍為-10~50℃。

1.1質(zhì)量流量計(jì)的檢定方法

質(zhì)量流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定方法，適用于質(zhì)量流量 計(jì)，包括如下步驟：

1)在線檢測(cè)被檢定質(zhì)量流量計(jì)內(nèi)液體溫度tm 以及標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的液體溫度L液體密度P和 液體體積V

2)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)液體經(jīng)過(guò)溫度修正后的修正體積V,：

由表2可知，本實(shí)施例提供的流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定 方法，測(cè)量不確定度小，計(jì)算結(jié)果與被測(cè)量的真值 接近，使用價(jià)值高。

2.檢定系統(tǒng)的技術(shù)方案分析

由上述技術(shù)方案可知，本系統(tǒng)提供的流量計(jì)現(xiàn) 場(chǎng)檢定方法中，采用在線測(cè)量的方式實(shí)時(shí)獲取流量 計(jì)內(nèi)液體溫度和標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)的液體溫度，對(duì)原 來(lái)配置的標(biāo)準(zhǔn)金屬量器進(jìn)行改造,在標(biāo)準(zhǔn)金屬量器 的計(jì)量頸內(nèi)安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，用于 測(cè)量計(jì)量頸處的液位高度（代替游標(biāo)卡尺的功能）， 同時(shí)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器液體體積V與液體溫度t” 避免了體積溫度測(cè)量不同步引起的誤差（溫度測(cè)量 偏差1尤，會(huì)產(chǎn)生體積誤差0.005% ,產(chǎn)生密度的誤 差0. 1% ),因此可計(jì)算得到準(zhǔn)確的經(jīng)過(guò)溫度修正后 的修正體積R，不受到溫度變化的影響，將顯著提 高整體測(cè)量精度。在標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)部幾何中心 處安裝壓力傳感器，可測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)部壓 力。本方法直接測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)金屬量器中液體密度P， 不再通過(guò)測(cè)量樣品視密度來(lái)查詢與液體溫度ts 來(lái)間接計(jì)算液體密度p，避免了《石油計(jì)量表GB/T 1885-1998專用》的系統(tǒng)誤差（《石油計(jì)量表GB/T 1885—1998專用》本身是根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)總結(jié)產(chǎn) 生，由于石油是一種天然礦產(chǎn)，成分非常復(fù)雜，各批 次油品成分各不相同，使用該標(biāo)準(zhǔn)仍然會(huì)存在一定 的系統(tǒng)誤差），同時(shí)也避免了因液體體積V與液體 溫度^測(cè)量不同步引起的查詢體液體積修正系數(shù) VCF(通過(guò)查詢《石油計(jì)量表GB/T 1885—1998專 用》得到，輸人量為與液體溫度《,)的誤差。由 于石油產(chǎn)品具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，在石油產(chǎn)品注入和 流出標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的過(guò)程中均存在油氣揮發(fā)外溢， 損耗率在不同環(huán)境下可達(dá)0.05% ~0.10% (參見(jiàn) GB 11085—89《散裝液體石油產(chǎn)品損耗》）。有鑒于 此，本方法引人揮發(fā)的油氣質(zhì)量，采用標(biāo)準(zhǔn)金屬量 器出口處的高精度質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量揮發(fā)油氣的質(zhì) 量，因此檢定精度更高，精度等級(jí)可達(dá)0.2級(jí)及以 下，適用于常用流速0 ~150m3/S的大尺寸工業(yè)用流 量計(jì),測(cè)量介質(zhì)可為水、汽油、柴油。

為提高系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確性,設(shè)置防溢流報(bào)警器, 溢流報(bào)警器安裝于標(biāo)準(zhǔn)金屬量器上并且與控制器 電性連接,如果標(biāo)準(zhǔn)金屬量器內(nèi)裝人液體達(dá)到測(cè)量范圍臨界線，防溢流報(bào)警器將發(fā)出信號(hào)，控制器關(guān) 閉用于液體裝載的油泵，保證裝載過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)金屬 量器內(nèi)介質(zhì)液位始終控制在計(jì)量頸范圍內(nèi)，能夠測(cè) 量出容積?？刂破鲗⒉杉降臄?shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，自動(dòng) 計(jì)算出誤差、重復(fù)性，得出檢定結(jié)果，控制器直接連 接打印機(jī),能現(xiàn)場(chǎng)打印檢定原始記錄、檢定證書(shū)、檢 定標(biāo)簽,檢定數(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)于控制器中。

上述器件中，標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的不確定度不大于 0.025% (k =2)，高精度質(zhì)量流量計(jì)的精度等級(jí)不大于 0.1，磁致伸縮液位傳感器的分辨力≤0.1mm、非線性度 名0.05% FS，密度傳感器的精度等級(jí)不大于0.05，溫度 傳感器為分度值0.代、測(cè)量范圍-10 -50^的熱電偶 溫度計(jì)，計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)(檢定系統(tǒng)）的擴(kuò)展不確定度一般應(yīng) 比被檢計(jì)量器具的準(zhǔn)確度高3到10倍，該檢定系統(tǒng)的 檢定對(duì)象(被檢流量計(jì)）的精度等級(jí)不高于0.2級(jí)，選 用如上計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器組成的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展不確定度在 0.05%以內(nèi),確保測(cè)量結(jié)果的有效性。

3.結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)金屬量器進(jìn)行改進(jìn)，計(jì)量頸 內(nèi)安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，通過(guò)多個(gè)熱電 偶在線檢測(cè)介質(zhì)溫度，并且增加密度傳感器直接檢 測(cè)介質(zhì)密度，采用標(biāo)準(zhǔn)金屬量器出口處的高精度質(zhì) 量流量計(jì)計(jì)量揮發(fā)油氣的質(zhì)量，消除了傳統(tǒng)人工目 測(cè)所帶來(lái)的人為誤差,使整個(gè)操作從原來(lái)的人工操 作轉(zhuǎn)變成全自動(dòng)數(shù)據(jù)采集和計(jì)算,不僅減輕了勞動(dòng) 強(qiáng)度、縮短了測(cè)量時(shí)間，還簡(jiǎn)化了測(cè)量過(guò)程,優(yōu)化了 計(jì)算方法，減少了系統(tǒng)誤差，提高了檢測(cè)精度和測(cè) 量效率.