目前, 國內各省、市計量技術機構都非常注重“大口徑、大流量”液體流量校準裝置的發展, 而對于小流量、微小流量計量的研究則關注少, 使得小流量計量裝置的研究和發展較為薄弱, 存在小流量測量準確度較低, 裝置整體測量范圍達不到小流量計量要求, 檢定時間過長, 效率低, 裝夾表不便等問題。

國內現有的流量裝置大多龐大不易移動, 采取的檢測方式主要是將流量計拆卸后送檢[1], 對于具有過程控制需求的企業來說拆表裝表再送檢勢必會影響企業生產, 另一方面其送檢又涉及人力物力的消耗, 所以將檢測服務送到現場是當前計量量傳的發展趨勢, 故研制一種移動式微小液體流量校準裝置是非常必要的。

隨著微小流量在航空航天, 生物制藥和化工領域的廣泛應用, 當前迫切需要對種類繁多、接頭各異的小口徑流量計進行準確高效的檢測[2]。本文研究的嵌入式移動微小液體流量校準裝置 (專利1) , 可滿足口徑DN4mm-DN15mm的各種液體流量計的現場檢定要求[3], 也可以并入大口徑液體流量校準裝置中作為檢測小口徑流量計的補充, 從而提高檢定結果準確度, 縮短檢定時間, 保障企業的生產不間斷, 提升社會效益。

該裝置固定在一輛可升降的推車上 (見圖1) , 可調節整個裝置的高度, 以適應現場檢定的各種高度。兩個電子秤 (可拆卸) 固定在兩個支架平臺上, 兩個稱重容器分別放置在兩部可升降托架上。流水經換向器切換流入容器內時, 計時器計時, 此過程托架將稱重容器托起, 稱重容器與秤分離, 當水量達到稱重限度時, 換向器切換, 計時器停止計時。托架將裝滿水的容器輕放到秤上稱量, 如此得出稱重質量m和t, 可計算質量流量Qm:

或查出介質的密度ρ由下式計算體積流量:

檢測過程中讀取被檢流量計的示值Qi則可按下式計算被檢流量計單點的相對誤差:

該裝置配套有橫向和豎直的接口和夾緊裝置, 可檢定校準浮子流量計、渦輪流量計、質量流量計等多種流量計, 并保證垂直和水平度。

由于電子秤對沖擊和振動比較敏感, 流體從換向器切換后進入稱重容器時會對電子秤造成沖擊, 時間久了電子秤的計量性能會發生偏移或損壞, 故流量裝置稱重系統的布局通常為一邊是稱重容器一邊是排水管, 而不像容積法裝置那樣換向器切換到兩邊都是標準容器。由于是單邊稱重, 在檢測流量比為10:1的情況下, 則造成檢定效率低下, 檢定時間過長。為了提高檢測效率, 研制組將設計一種兩邊都是秤而又不受落水沖擊的方法——升舉托架 (專利2) , 稱重容器進水時托架升起, 進水完畢后托架緩慢下降落在秤上進行稱量。見圖2。

不同于固定式液體流量標準裝置的氣動換向器, 可以有空氣壓縮機、儲氣罐和許多管線組成氣動系統。該裝置是移動式的, 為了減輕重量, 裝置不能帶氣動系統, 所以換向器設計成電磁式推拉吸合以達到換向目的, 且換向器結構需牢固, 防震防沖擊, 換向速度要快、動作時間要短、設備需輕巧 (專利3) , 換向機構采用平移換向桶式 (噴嘴固定) 或擺動換向管式 (噴嘴移動) , 見圖3。

原理:水流通過噴嘴流入分水器, 若左邊電磁線圈通電則換向器向左運動, 此時水流流向右邊進入右邊的電子秤, 進行測量;若右邊電磁線圈通電則左邊電磁線圈斷電, 換向器右行, 水流入左邊電子秤。若是噴嘴移動則是換向到哪一邊稱重哪一邊。

計量系統流量專業的液體流量標準裝置通常都做到DN25mm口徑以上, DN20mm口徑和DN15mm口徑采用換管形式進行檢測 (由于管道口徑小不容易鋪設固定管道) , 而DN10mm口徑以下幾乎沒有能力檢測。除了要配備較小的電子秤外, 管道的連接也不方便, 特別是DN25mm口徑以下的流量計多采用螺紋接頭, 而裝置上管道連接是法蘭連接, 用法蘭連接時會使流量計、管道內徑不同心, 流體流過時會使流場發生畸變, 不能正確反映流量計的計量性能, 造成檢定結果的誤判。

由于流量計螺紋管接頭的厚薄不一致, 故需要設計一種夾表器 (四爪頭可伸縮夾表器, 專利4) , 能夠將厚薄不一的渦輪流量計夾住。見圖4、圖5。

現場檢定會遇到各種不同的接頭, 有法蘭式、軟管式、直管式、喇叭式和錐管式等等, 為了適應各種管道的測量, 需要設計一套流量專用的接頭以完成DN4mm~DN25mm口徑流量計的銜接。接頭比較多, 這里只舉三個例子, 見圖6。

項目完成后該裝置可以現場檢測DN15mm口徑及以下渦輪流量計、質量流量計、浮子流量計、油耗儀和乳汁流量計等;嵌入至大裝置上既可檢測DN15mm口徑以下液體流量計, 又可檢測DN25mm~DN50mm口徑流量計的小流量部分, 節省檢測時間, 提高檢測效率, 為企業解決送檢周期長的難題, 避免了手持軟管換向, 手動卡秒表計時等不規范檢測方式, 使流量檢測更加嚴謹標準, 符合量值傳遞要求。