質(zhì)量流量計的在線(xiàn)檢定方法

　　由于質(zhì)量流量計對壓力的波動(dòng)較敏感，因此，檢定質(zhì)量流量計時(shí)，要求在檢定過(guò)程中具有較小的壓力脈動(dòng)。關(guān)于流體壓力脈動(dòng)對質(zhì)量流量計的測量影響在ISO10790的8.2.3、8.2.4，在A(yíng)PI標準草案的8.2.2.3、8.2.4(c)等條款有詳盡的描述。通過(guò)前面的說(shuō)明可知，質(zhì)量流量計在線(xiàn)檢定所使用的流量標準為標準體積管。在兩種主要的標準體積管中，球形體積管體積龐大、結構復雜、壓損高、造成的流體壓力波動(dòng)大、價(jià)格高等致命弱點(diǎn)使其很難滿(mǎn)足質(zhì)量流量計檢定的需要。反觀(guān)活塞式體積管，它的輕小、簡(jiǎn)單結構、低造價(jià)以及快速流量計檢定、易于移動(dòng)等許多優(yōu)點(diǎn)，無(wú)疑是質(zhì)量流量計在線(xiàn)實(shí)液標定的*選擇。

　　1、了解活塞式體積管

　　活塞式體積管與傳統的管道式體積管不同，它不是利用其足夠大的標準體積來(lái)保證萬(wàn)分的脈沖計量精度，而是采用活塞式結構、雙時(shí)鐘插入法、精密光電檢測等先進(jìn)技術(shù)的一個(gè)全新實(shí)現。這種精密、體積小巧的標準體積管比傳統的體積管有著(zhù)更多、更重要的優(yōu)點(diǎn)：流量計的檢定時(shí)間短、脈動(dòng)小、對流體的影響小、壓損小、體積小等。

　　活塞式體積管由一個(gè)光滑空心的柱體流量管、一個(gè)帶有提升閥的活塞、一對光電開(kāi)關(guān)和活塞提升機構組成?；钊c磨光的流量管之間有一個(gè)磨擦系數很低的雙層密封圈，計量活塞組合在任何時(shí)候都與流量管壁充分接觸。當體積管運行時(shí)，活塞提升機構將其拉到體積管的上游端，在活塞的整個(gè)提升過(guò)程中，活塞上的提升閥總是處于開(kāi)啟狀態(tài)。提升結束后，提升機構與活塞脫開(kāi)，在提升閥彈簧、流體作用力、穿過(guò)提升閥的流體的文丘里效應的共同作用下，提升閥平緩地快速關(guān)閉，進(jìn)而進(jìn)入標定過(guò)程。

　　體積管上的兩個(gè)光電檢測開(kāi)關(guān)記錄下活塞經(jīng)過(guò)標準容積段的開(kāi)始時(shí)刻和停止時(shí)刻及經(jīng)歷的時(shí)間，按照雙時(shí)鐘插入法和相關(guān)的標準，將各種測量的參數和數據進(jìn)行計算，以完成流量計的檢定過(guò)程。

　　在現有的活塞式體積管中，美國加利布朗公司的S系列體積管是zui的產(chǎn)品，它采用的自由活塞結構、鏈條拖動(dòng)活塞返回系統等*設計，將活塞式體積管做到了極其簡(jiǎn)單和免維護。該系列體積管的自由和被動(dòng)的活塞運動(dòng)方式(不需要動(dòng)力助推)將體積管的壓降降到了zui低(如S25型體積管在介質(zhì)為水，運行在zui大流量567m3/h時(shí)的壓降僅為52kPa)，標定過(guò)程中產(chǎn)生的壓力波動(dòng)也極小，量程比非常大(典型1200:1)，是各種流量計檢定的。

　　2、活塞式體積管配在線(xiàn)密度計的檢定方法

　　活塞式體積管配在線(xiàn)密度計檢定質(zhì)量流量計的檢定方法是一種間接的質(zhì)量檢定方法，“API標準草案”稱(chēng)為推導式質(zhì)量檢定，具體配置見(jiàn)上圖。

　　采用該配置的標定系統是在線(xiàn)檢定質(zhì)量流量計的基本方案。這種方法在CMF標準文本中有較多表述，它的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單。但由于質(zhì)量流量計對流體的脈動(dòng)較為敏感，而活塞式體積管檢定運行時(shí)對流體總有一定的擾動(dòng)影響，其影響的程度隨流量的增大而增大，因此，將活塞式體積管用于檢質(zhì)量流量計時(shí)，它的zui大流量值一般均小于檢定非質(zhì)量流量計時(shí)的zui大流量值。有些廠(chǎng)家的產(chǎn)品可能差別會(huì )很大，這就要求所使用的活塞式體積管要用一個(gè)較大規格的產(chǎn)品。由于沒(méi)有相對應的標準條款或試驗依據，究竟什么形式的擾動(dòng)和量化值對質(zhì)量流量計產(chǎn)生的影響不可忽略，目前還不得而知，當然對活塞式體積管的要求就不能具體化?，F在應用該種配置的在線(xiàn)質(zhì)量流量計檢定系統只是憑體積管廠(chǎng)家自己的試驗或經(jīng)驗確定，其中包含有許多不確定性，是很不科學(xué)的。

　　3、活塞式體積管加渦輪流量計和在線(xiàn)密度計的檢定方法

　　正是由于前述方案的問(wèn)題，我們在此引入一種采用“動(dòng)態(tài)傳遞法”在線(xiàn)檢定質(zhì)量流量計的標準裝置方案。該方案中，采用動(dòng)態(tài)特性和重復精度很高的渦輪流量計作為標準表，在實(shí)際使用中，標準表可以是一臺，也可以是多臺并聯(lián)的流量計組。在對質(zhì)量流量計的某流量點(diǎn)進(jìn)行檢定時(shí)，體積管先對渦輪流量計進(jìn)行檢定，然后在工況條件不變的情況下，用渦輪流量計對質(zhì)量流量計進(jìn)行檢定。由于渦輪流量計和質(zhì)量流量計此時(shí)處于一種相同的穩定運行狀態(tài)，相互之間不產(chǎn)生影響或干擾，因此可以反映出質(zhì)量流量計的真實(shí)性能。在用渦輪流量計對質(zhì)量流量計進(jìn)行檢定時(shí)，活塞式體積管處于停止運行狀態(tài)，它對流體的流態(tài)不構成任何影響。

　　大家知道，當一臺流量計的流量范圍減小時(shí)，它的線(xiàn)性度或基本誤差也會(huì )跟著(zhù)減小，其準確度將有所提高。而當流量計的流量范圍變成一個(gè)流量點(diǎn)時(shí)，流量計的精度或準確度就等于該流量點(diǎn)下流量計的重復性。由于渦輪流量計在每一個(gè)運行流量點(diǎn)即用于檢定質(zhì)量流量計時(shí)，都先用體積管對其進(jìn)行檢定，并在此條件下使用該次檢定的參數進(jìn)行計量，因此可以認為此時(shí)的渦輪流量計具有與其重復性等量的精度，也可以說(shuō)是將體積管的精度傳遞給了渦輪流量計，這就是動(dòng)態(tài)傳遞法的原理。按此種方式運行的標準表的準確度等于其重復性和體積管準確度的均方值，顯然，這一準確度值是遠高于流量計按普通方式運行的準確度指標的。例如，如果渦輪流量計(標準表)的重復性為0.05%，標準體積管的準確度為±0.04%，則采用動(dòng)態(tài)傳遞法后的渦輪流量計的準確度為=±0.064%。在這*量標準系統中，可以認為體積管是一個(gè)用于溯源的標準或保證標準，而標準流量計才是真正的流量工作標準。

　　在對質(zhì)量流量計進(jìn)行檢定時(shí)，采用的仍然是推導式質(zhì)量方式，也叫間接質(zhì)量標定方式，即標準量的計算是由標準表計得的體積量同在線(xiàn)密度計測得的密度值相乘所得，當然這一計算過(guò)程是實(shí)時(shí)的。

　　采用動(dòng)態(tài)傳遞法的在線(xiàn)質(zhì)量流量計流量檢定標準系統見(jiàn)下圖。

　　實(shí)現上，每一次檢定可以讓檢定過(guò)程足夠長(cháng)，以消除各種不確定因素的影響，從而提高檢定精度。同其他的質(zhì)量流量計在線(xiàn)檢定系統相比，這種方法具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：

　?、?、在對質(zhì)量流量計進(jìn)行檢定時(shí)，流量工作標準部分具有的穩定性，不會(huì )對質(zhì)量流量計的運行構成影響，保證質(zhì)量流量計檢定時(shí)工作在真正的實(shí)際工況下，從而可以將質(zhì)量流量計在本應用條件下的本質(zhì)特性標定出來(lái);

　?、?、質(zhì)量流量計每一次檢定的時(shí)間可以任意的長(cháng)，這樣能夠消除大部分偶然因素的影響，可以提供檢定精度;

　?、?、流量工作標準的動(dòng)態(tài)特性好，即使在質(zhì)量流量計的檢定過(guò)程中流量有一定的波動(dòng)，標準流量計也能準確地反映出來(lái)。由于流量的波動(dòng)在在線(xiàn)檢定時(shí)是難免的，相對于其他檢定方法，本方案具有更適合在線(xiàn)檢定的優(yōu)勢;

　?、?、只要標準流量計的重復性好，就可以保證其準確度高，以達到滿(mǎn)足質(zhì)量流量計檢定的需要。