被動式活塞體積管在液體流量標準裝置中的應用
摘 要：對被動式活塞體積管法液體流量標準裝置進行介紹, 說明體積管作為主標準器實現流量計量的實際作用, 并且通過數據比對方法驗證該體積管的計量準確性。
0、引言：
液體流量標準裝置一般以實現液體流量計量為目的, 而活塞式體積管法液體流量標準裝置是液體流量標準裝置的一種。根據體積管活塞的驅動方法不同, 分為主動活塞式和被動活塞式。主動式是指裝置自身帶有驅動裝置驅動活塞; 被動式是指裝置本身不帶驅動裝置, 活塞靠現場流量提供的動力來驅動。該裝置以航空燃油為介質, 主標準器為被動活塞式體積管。它是整個裝置的核心, 用小的有效容積實現了大流量測量。裝置的***大流量為3 000 L/min, 測量不確定度為Urel= 0. 05% ( k = 2 ) 。 對口徑DN80、 DN100、 DN150流量計計量中, 取得很好的計量效果, 提升了國內大口徑油品流量計的計量能力。
1、裝置原理：
裝置原理圖如圖1所示。
圖1 裝置原理圖
裝置主要由儲油箱、流量產生裝置 ( 變頻器、 離心泵、穩壓容器、過濾器、調節閥) 、參考標準流量計、被校流量計、被動式活塞式體積管及計算機控制系統組成。流量產生裝置使用變頻器驅動油泵產生流量, 經過穩壓容器, 消氣過濾器進入管路, 根據參考標準流量計示值, 通過變頻器調速和流量調節閥配合使用, 調節管路流量為流量計檢定點流量值, 待流量穩定后計算機控制系統控制活塞式主標準器開始流量測量, 同時采集活塞式主標準器相關信號、被檢流量計信號、溫度壓力信號等, 從而得到標準流量值和被檢流量計的相關參數 ( 頻率、電流/電壓等) , 實現對流量計的計量。
2、被動式活塞體積管：
2. 1、被動式活塞體積管原理：
被動式活塞體積管作為主標準器, 其原理圖如圖2所示。主要由體積管、開關、回程機構等組成, 分為測量過程和回程兩種動作。在測量過程中, 活塞上的提升閥關閉, 活塞和流體一起運動; 當活塞隨著流體移動至下游限位時, 提升閥打開, 通過回程機構, 將活塞拖回上游, 拖回過程中, 提升閥保持打開狀態, 到達下游后回程機構松開活塞, 提升閥關閉, 開始下一次測量。體積管兩個開關之間的有效容積是依據JJG209— 2010體積管檢定規程進行檢定得到。開關在測量中起觸發開始、觸發停止的功能。
圖2 被動式活塞體積管原理圖
2. 2、被動式活塞體積管在裝置中的實際應用特點：
( 1) 密閉性。從上述的被動式活塞體積管原理中可以看出, 在整個計量過程中, 體積管內流體處于密閉運行, 非常適合于航空燃油這種易揮發油品流量計量。
( 2) 流體的連續性流動。在流量計量過程中, 體積管內液體持續流過, 適合校準質量流量計、 超聲波流量計等響應時間長的流量計; 裝置流量的連續可調, 適合校準浮子流量計。
( 3) 提高電信號輸出液體流量計校準效率。 當流量計輸出為電信號時, 尤其流量比較大時, 體積管一次測量的***短時間是1 s, 可以提高計量效率。
( 4) 與參考標準流量計配合, 實現累積流量計的準確計量。當被校流量計為測量累積讀值的容積流量計時, 如果***小分辨率為1 L, 流量計的準確度等級為0. 5級, 那么一次累積流量不少于1 000 L, 相對于有效容積為50 L的體積管顯然不能滿足測量要求。這時可以配合使用體積管和參考標準流量計, 在給定的流量下, 先用體積管定點檢定參考標準流量計, 然后用參考流量計來計量測量累積讀值的容積流量計, 從而實現累積流量值的準確計量。
3、該裝置比對數據分析：
本裝置和已建標的主動式燃油流量標準裝置的流量測量不確定度相同, 而流量計量范圍不同, 所以, 在兩臺裝置的計量范圍重疊處對同一臺流量計計量相同流量點的儀表系數K, 從而分析該裝置的測量準確性。此比對結果相對差值應滿足:
式中: urc——裝置的標準不確定度。
選擇型號為FT—20AENSULEA—3, 編號為2003548的渦輪流量計, 先在該裝置上用被動式活塞體積管校準, 然后在已建標的主動式燃油流量標準裝置上校準, 結果如表1所示。
表1 比對數據結果
表中: Ka為裝置校準結果; Kb為燃油動態流量標準裝置校準結果。
從上述數據可以看出, 該裝置校準流量計的數據是可靠、準確的。
4、結束語：
本裝置***高可以實現0. 2級流量計的檢定, 被動式活塞體積管體積小、密閉運行、準確度高等優點, 被廣泛用于油品計量, 提高了我國大流量油品流量計量能力。