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自动|流量计现场检定方法及自动检定系统

自动|流量计现场检定方法及自动检定系统
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HD-LDE电磁流量计
介绍设计及构建的流量计现场检定方法及检定系统 ， 在线检测被检定流量计内液体温度以及标准金 属量器内的液体温度、液体密度、液体体积和几何中心处压力;计算标准金属量器内液体经过温度修正后的液体体 积;检测在检测过程中挥发的油气体积及质量;计算实际液体质量或体积与被检定流量计现场示值的相对误差 。检定系统包括控制器、数据采集单元、标准金属量器、高精度质量流量计、磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度 传感器、压力传感器、溢流报警器和打印机 。 在标准金属量器的计量颈内安装高精度磁致伸缩液位传感器 ， 用于测 量计量颈处的液位高度 ， 得出一定容积值 ， 通过在线温度传感器的测量与修正 ， 引人在线密度检测 ， 检测精度和测 量效率高 。
引言
液体容积式流量计现场检定常用的方法是容 积法(容器为开放式结构）;质量流量计现场检定常 用的方法是容积法与密度计配套 ， 用容积法计量通 过流量计的标准器处体积值 ， 并使用标准密度计测 得介质密度值,然后按照公式计算标准器测得的质 量 ， 这是一种间接测量方法 。
现有流量计现场检定方法中 ， 首先测量容器内 液体体积再将水银温度计放人温度计保温盒等 待热平衡 ， 过半分钟之后再测量容器内液体温度I 此时因为环境温度与液体温度的不一致 ， 液体温度 h可能是缓慢变化的 ， 因而引起液体体积f的改变 ，造成容器内液体实际体积的测量不准确（先放人 保温盒测量液体温度ts,会造成液体体积F变化） 。液体取样后 ， 使用玻璃温度计测量样品温度 ， 玻璃 密度计测量样品密度 ， 测量先后不同产生的温度变 化 ， 也会引起液体密度的轻微改变 ， 造成样品的样 品密度测量不准确 。
在现有测量方法中 ， 密度是通过一系列测量与 两次查询（《石油计量表GB/T 1885—1998专用》） 得到的 ， 测量步骤繁琐 ， 引人的不确定度来源多 。由于石油产品具有较强的挥发性 ， 在石油产品注入 和流出标准金属量器的过程中均存在油气挥发外 溢,损耗率在不同环境下可达0.05% -0. 10% (参见GB 11085—89《散装液体石油产品损耗》） ， 影响 测量结果的准确度 ， 现有测量方法没有考虑此因素 的影响 。
1.检定系统的设计原理
本流量计现场检定系统的结构框
本检定系统包括控制器、数据采集单元、标准 金属量器、高精度质量流量计、磁致伸缩液位传感 器、温度传感器、密度传感器、压力传感器、溢流报 警器和打印机 ， 其中：
1）高精度质量流量计安装于标准金属量器的 出口处 ， 用于测量标准金属量器挥发的油气质量；
2）磁致伸缩液位传感器安装于标准金属量 器的计量颈处 ， 用于测量标准金属量器内液体 体积；
3）温度传感器包括2个以上热电偶温度计 ， 用 于测量被检定流量计内液体温度和标准金属量器 内的液体温度；
【自动|流量计现场检定方法及自动检定系统】4）密度传感器安装于标准金属量器上 ， 用于测 量标准金属量器内的液体密度；
5）压力传感器安装于标准金属量器内部几何 中心处 ， 用于测量标准金属量器内部压力；
6）溢流报警器安装于标准金属量器上 ， 溢流报 警器与控制器电性连接；
7）数据采集单元用于采集磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度传感器、压力传感器、溢流报 警器和高精度质量流量计的信号并传输至控制器 ，包括数据采集模块、串口卡和分布式I/O模块 ， 数据 采集模块和分布式I/O模块均通过串口卡与控制器 信息交互 ， 磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度 传感器、压力传感器、溢流报警器和高精度质量流 量计均连接至数据采集模块；
8）控制器接收数据采集单元采集的数据并对 标准金属量器内的检测液体体积进行计算和修正 ，计算标准金属量器的实际液体体积R或实际液体 质量以及被检定流量计的相对误差E。
9）打印机与控制器电性连接 ， 现场打印检定原 始记录、检定证书和检定标签 。
所述标准金属量器的不确定度不大于0. 025% (k:2),高精度质量流量计的精度等级不大于0. 1 ，磁致伸缩液位传感器的分辨率<0. 1mm、非线性度 每0. 05% FS,密度传感器的精度等级不大于0. 05 。
所述热电偶温度计的分度值为0. l^C、测量范 围为-10~50℃ 。
1.1质量流量计的检定方法
质量流量计现场检定方法 ， 适用于质量流量 计 ， 包括如下步骤：
1)在线检测被检定质量流量计内液体温度tm 以及标准金属量器内的液体温度L液体密度P和 液体体积V
2)计算标准金属量器内液体经过温度修正后的修正体积V,：本实施例提供的流量计现场检定 方法 ， 测量不确定度小 ， 计算结果与被测量的真值 接近 ， 使用价值高 。
2.检定系统的技术方案分析
由上述技术方案可知 ， 本系统提供的流量计现 场检定方法中 ， 采用在线测量的方式实时获取流量 计内液体温度和标准金属量器内的液体温度 ， 对原 来配置的标准金属量器进行改造,在标准金属量器 的计量颈内安装高精度磁致伸缩液位传感器 ， 用于 测量计量颈处的液位高度（代替游标卡尺的功能） ，同时测量标准金属量器液体体积V与液体温度t” 避免了体积温度测量不同步引起的误差（温度测量 偏差1尤 ， 会产生体积误差0.005% ,产生密度的误 差0. 1% ),因此可计算得到准确的经过温度修正后 的修正体积R ， 不受到温度变化的影响 ， 将显著提 高整体测量精度 。 在标准金属量器内部几何中心 处安装压力传感器 ， 可测量标准金属量器内部压 力 。 本方法直接测量标准金属量器中液体密度P ，不再通过测量样品视密度来查询与液体温度ts 来间接计算液体密度p ， 避免了《石油计量表GB/T 1885-1998专用》的系统误差《石油计量表GB/T 1885—1998专用》本身是根据大量的实验总结产 生 ， 由于石油是一种天然矿产 ， 成分非常复杂 ， 各批 次油品成分各不相同 ， 使用该标准仍然会存在一定 的系统误差） ， 同时也避免了因液体体积V与液体 温度^测量不同步引起的查询体液体积修正系数 VCF(通过查询《石油计量表GB/T 1885—1998专 用》得到 ， 输人量为与液体温度的误差 。 由 于石油产品具有较强的挥发性 ， 在石油产品注入和 流出标准金属量器的过程中均存在油气挥发外溢 ，损耗率在不同环境下可达0.05% ~0.10% (参见 GB 11085—89《散装液体石油产品损耗》） 。 有鉴于 此 ， 本方法引人挥发的油气质量 ， 采用标准金属量 器出口处的高精度质量流量计计量挥发油气的质 量 ， 因此检定精度更高 ， 精度等级可达0.2级及以 下 ， 适用于常用流速0 ~150m3/S的大尺寸工业用流 量计,测量介质可为水、汽油、柴油 。
为提高系统测量准确性,设置防溢流报警器, 溢流报警器安装于标准金属量器上并且与控制器 电性连接,如果标准金属量器内装人液体达到测量范围临界线 ， 防溢流报警器将发出信号 ， 控制器关 闭用于液体装载的油泵 ， 保证装载过程中标准金属 量器内介质液位始终控制在计量颈范围内 ， 能够测 量出容积 。 控制器将采集到的数据进行计算 ， 自动 计算出误差、重复性 ， 得出检定结果 ， 控制器直接连 接打印机,能现场打印检定原始记录、检定证书、检 定标签,检定数据直接存储于控制器中 。
上述器件中 ， 标准金属量器的不确定度不大于 0.025% (k =2) ， 高精度质量流量计的精度等级不大于 0.1 ， 磁致伸缩液位传感器的分辨力≤0.1mm、非线性度 名0.05% FS ， 密度传感器的精度等级不大于0.05 ， 温度 传感器为分度值0.代、测量范围-10 -50^的热电偶 温度计 ， 计量标准(检定系统）的扩展不确定度一般应 比被检计量器具的准确度高3到10倍 ， 该检定系统的 检定对象(被检流量计）的精度等级不高于0.2级 ， 选 用如上计量标准器组成的计量标准的扩展不确定度在 0.05%以内,确保测量结果的有效性 。
3.结束语
本系统对现有标准金属量器进行改进 ， 计量颈 内安装高精度磁致伸缩液位传感器 ， 通过多个热电 偶在线检测介质温度 ， 并且增加密度传感器直接检 测介质密度 ， 采用标准金属量器出口处的高精度质 量流量计计量挥发油气的质量 ， 消除了传统人工目 测所带来的人为误差,使整个操作从原来的人工操 作转变成全自动数据采集和计算,不仅减轻了劳动 强度、缩短了测量时间 ， 还简化了测量过程,优化了 计算方法 ， 减少了系统误差 ， 提高了检测精度和测 量效率.

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