介紹設(shè)計及構(gòu)建的流量計現(xiàn)場檢定方法及檢定系統(tǒng)，在線檢測被檢定流量計內(nèi)液體溫度以及標準金 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;計算標準金屬量器內(nèi)液體經(jīng)過溫度修正后的液體體 積;檢測在檢測過程中揮發(fā)的油氣體積及質(zhì)量;計算實際液體質(zhì)量或體積與被檢定流量計現(xiàn)場示值的相對誤差。 檢定系統(tǒng)包括控制器、數(shù)據(jù)采集單元、標準金屬量器、高精度質(zhì)量流量計、磁致伸縮液位傳感器、溫度傳感器、密度 傳感器、壓力傳感器、溢流報警器和打印機。在標準金屬量器的計量頸內(nèi)安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，用于測 量計量頸處的液位高度，得出一定容積值，通過在線溫度傳感器的測量與修正，引人在線密度檢測，檢測精度和測 量效率高。

0.引言

液體容積式流量計現(xiàn)場檢定常用的方法是容 積法(容器為開放式結(jié)構(gòu)）;質(zhì)量流量計現(xiàn)場檢定常 用的方法是容積法與密度計配套，用容積法計量通 過流量計的標準器處體積值，并使用標準密度計測 得介質(zhì)密度值,然后按照公式計算標準器測得的質(zhì) 量，這是一種間接測量方法。

現(xiàn)有流量計現(xiàn)場檢定方法中，首先測量容器內(nèi) 液體體積再將水銀溫度計放人溫度計保溫盒等 待熱平衡，過半分鐘之后再測量容器內(nèi)液體溫度I 此時因為環(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)液體實際體積的測量不準確（先放人 保溫盒測量液體溫度ts,會造成液體體積F變化）。 液體取樣后，使用玻璃溫度計測量樣品溫度，玻璃 密度計測量樣品密度，測量先后不同產(chǎn)生的溫度變 化，也會弓丨起液體密度的輕微改變，造成樣品的樣 品密度測量不準確。

在現(xiàn)有測量方法中，密度是通過一系列測量與 兩次查詢（《石油計量表GB/T 1885—1998專用》） 得到的，測量步驟繁瑣，引人的不確定度來源多。 由于石油產(chǎn)品具有較強的揮發(fā)性，在石油產(chǎn)品注入 和流出標準金屬量器的過程中均存在油氣揮發(fā)外 溢,損耗率在不同環(huán)境下可達0.05% -0. 10% (參見GB 11085—89《散裝液體石油產(chǎn)品損耗》），影響 測量結(jié)果的準確度，現(xiàn)有測量方法沒有考慮此因素 的影響。

1.檢定系統(tǒng)的設(shè)計原理

本流量計現(xiàn)場檢定系統(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、標準 金屬量器、高精度質(zhì)量流量計、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 警器和打印機，其中：

1）高精度質(zhì)量流量計安裝于標準金屬量器的 出口處，用于測量標準金屬量器揮發(fā)的油氣質(zhì)量；

2）磁致伸縮液位傳感器安裝于標準金屬量 器的計量頸處，用于測量標準金屬量器內(nèi)液體 體積；

3）溫度傳感器包括2個以上熱電偶溫度計，用 于測量被檢定流量計內(nèi)液體溫度和標準金屬量器 內(nèi)的液體溫度；

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

5）壓力傳感器安裝于標準金屬量器內(nèi)部幾何 中心處，用于測量標準金屬量器內(nèi)部壓力；

6）溢流報警器安裝于標準金屬量器上，溢流報 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 警器和高精度質(zhì)量流量計的信號并傳輸至控制器， 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、溢流報警器和高精度質(zhì)量流 量計均連接至數(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 標準金屬量器內(nèi)的檢測液體體積進行計算和修正， 計算標準金屬量器的實際液體體積R或?qū)嶋H液體 質(zhì)量以及被檢定流量計的相對誤差E 。

9）打印機與控制器電性連接，現(xiàn)場打印檢定原 始記錄、檢定證書和檢定標簽。

所述標準金屬量器的不確定度不大于0. 025% (k:2),高精度質(zhì)量流量計的精度等級不大于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不大于0. 05。

所述熱電偶溫度計的分度值為0. l^C、測量范 圍為-10~50℃。

1.1質(zhì)量流量計的檢定方法

質(zhì)量流量計現(xiàn)場檢定方法，適用于質(zhì)量流量 計，包括如下步驟：

1)在線檢測被檢定質(zhì)量流量計內(nèi)液體溫度tm 以及標準金屬量器內(nèi)的液體溫度L液體密度P和 液體體積V

2)計算標準金屬量器內(nèi)液體經(jīng)過溫度修正后的修正體積V,：

由表2可知，本實施例提供的流量計現(xiàn)場檢定 方法，測量不確定度小，計算結(jié)果與被測量的真值 接近，使用價值高。

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)提供的流量計現(xiàn) 場檢定方法中，采用在線測量的方式實時獲取流量 計內(nèi)液體溫度和標準金屬量器內(nèi)的液體溫度，對原 來配置的標準金屬量器進行改造,在標準金屬量器 的計量頸內(nèi)安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，用于 測量計量頸處的液位高度（代替游標卡尺的功能）， 同時測量標準金屬量器液體體積V與液體溫度t” 避免了體積溫度測量不同步引起的誤差（溫度測量 偏差1尤，會產(chǎn)生體積誤差0.005% ,產(chǎn)生密度的誤 差0. 1% ),因此可計算得到準確的經(jīng)過溫度修正后 的修正體積R，不受到溫度變化的影響，將顯著提 高整體測量精度。在標準金屬量器內(nèi)部幾何中心 處安裝壓力傳感器，可測量標準金屬量器內(nèi)部壓 力。本方法直接測量標準金屬量器中液體密度P， 不再通過測量樣品視密度來查詢與液體溫度ts 來間接計算液體密度p，避免了《石油計量表GB/T 1885-1998專用》的系統(tǒng)誤差（《石油計量表GB/T 1885—1998專用》本身是根據(jù)大量的實驗總結(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，使用該標準仍然會存在一定 的系統(tǒng)誤差），同時也避免了因液體體積V與液體 溫度^測量不同步引起的查詢體液體積修正系數(shù) VCF(通過查詢《石油計量表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)品具有較強的揮發(fā)性，在石油產(chǎn)品注入和 流出標準金屬量器的過程中均存在油氣揮發(fā)外溢， 損耗率在不同環(huán)境下可達0.05% ~0.10% (參見 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，采用標準金屬量 器出口處的高精度質(zhì)量流量計計量揮發(fā)油氣的質(zhì) 量，因此檢定精度更高，精度等級可達0.2級及以 下，適用于常用流速0 ~150m3/S的大尺寸工業(yè)用流 量計,測量介質(zhì)可為水、汽油、柴油。

為提高系統(tǒng)測量準確性,設(shè)置防溢流報警器, 溢流報警器安裝于標準金屬量器上并且與控制器 電性連接,如果標準金屬量器內(nèi)裝人液體達到測量范圍臨界線，防溢流報警器將發(fā)出信號，控制器關(guān) 閉用于液體裝載的油泵，保證裝載過程中標準金屬 量器內(nèi)介質(zhì)液位始終控制在計量頸范圍內(nèi)，能夠測 量出容積?？刂破鲗⒉杉降臄?shù)據(jù)進行計算，自動 計算出誤差、重復(fù)性，得出檢定結(jié)果，控制器直接連 接打印機,能現(xiàn)場打印檢定原始記錄、檢定證書、檢 定標簽,檢定數(shù)據(jù)直接存儲于控制器中。

上述器件中，標準金屬量器的不確定度不大于 0.025% (k =2)，高精度質(zhì)量流量計的精度等級不大于 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不大于0.05，溫度 傳感器為分度值0.代、測量范圍-10 -50^的熱電偶 溫度計，計量標準(檢定系統(tǒng)）的擴展不確定度一般應(yīng) 比被檢計量器具的準確度高3到10倍，該檢定系統(tǒng)的 檢定對象(被檢流量計）的精度等級不高于0.2級，選 用如上計量標準器組成的計量標準的擴展不確定度在 0.05%以內(nèi),確保測量結(jié)果的有效性。

3.結(jié)束語

本系統(tǒng)對現(xiàn)有標準金屬量器進行改進，計量頸 內(nèi)安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，通過多個熱電 偶在線檢測介質(zhì)溫度，并且增加密度傳感器直接檢 測介質(zhì)密度，采用標準金屬量器出口處的高精度質(zhì) 量流量計計量揮發(fā)油氣的質(zhì)量，消除了傳統(tǒng)人工目 測所帶來的人為誤差,使整個操作從原來的人工操 作轉(zhuǎn)變成全自動數(shù)據(jù)采集和計算,不僅減輕了勞動 強度、縮短了測量時間，還簡化了測量過程,優(yōu)化了 計算方法，減少了系統(tǒng)誤差，提高了檢測精度和測 量效率.