中国石油锦西石化计量部能源科 辽宁省葫芦岛市 125001
一、体积管标准装置的布局原理和主要设备功能
在JJG 1038-2008《 科里奥利质量流量计》检定规程里，质量流量计标准装置有质量法液体流量标准装置、容积法液体流量标准装置和体积管法液体流量标准装置。通用的检定办法有静态称量法、静态容积加密度计法、标准体积管加密度计法和标准表比较法。我们采用的标准装置是体积管法液体流量标准装置，采用的检定方法是标准体积管加密度法，现将该标准装置的布局原理和主要设备功能逐一进行阐述。
（一）、体积管标准装置的布置原理
体积管流量标准装置的布置原理如下：
1、体积管流量标准装置现场部分，包括体积管、水标组件、3台电磁流量计、3条试验管道（内径分别是50mm、100mm和150mm）、控制阀、温度传感器和压力传感器、防爆接线箱、、循环系统、水罐和连通管路等；体积管为主标准，用于检定现场高精度质量流量计和对副标准进行量值传递。标准表为副标准，用于检定精度相对较低的质量流量计；当检定流量较大的质量流量计时可以由标准表为主的副标准来完成。
2、操作控制台部分，包括流量采集与控制计算机、电器控制系统、输入和输出信号系统、和控制箱等。设备的操作控制台与被检流量计信号的连接均为防爆方式。
（二）、设备的功能描述
1、流量工作标准（包括主标准和副标准）
装置主标准器为美国艾默生公司丹尼尔生产的P18系列活塞式体积管，该体积管是直径为18 inch的、排量为120L的单一材质加工的高精度计量管（计量管上无任何焊点，可以完全保证高精度的温压补偿），可以在各种工况下满足多种型号流量计的标定要求。体积管的活塞提升机构为先进的液压系统，可以平稳的控制活塞，无撞击动作，可以防止在危险场所产生的爆炸因素。是完全被动式的检定方式。体积管带有引流管，附带的温度和压力变送器安装在引流管上，最大限度地保证检定时的良好流态。
2、检定台位
共设置三个检定台位：DN50、DN100、DN150。为适应不同口径不同型号的质量流量计，通过更换转换接头方式，在台位上被检表上游加装变径短管，力求达到最大覆盖。其中DN50台位可检定DN15、DN20、DN25、DN32、DN40和DN50六种口径的质量流量计，DN100台位可检定DN80和DN100两种口径的质量流量计，DN150台位可检定DN150的容积式流量计。
3、阀门
除各台位的入口主管路和体积管出口的主管路采用气动阀门外，本装置中其它的阀门直接采用密封性能好的手动阀门。
4、电气
本装置用电容量为130kW。采用220/380V供电方式。
5、数据采集控制器
数据采集控制系统采集检定过程中的数据，自动输入到计算机进行处理。计算机系统配备有相应的检定软件，按照国家计量检定规程的要求进行数据处理。最后打印出标准格式的流量计检定合格证书或检定结果通知书。
6、气体吹扫设施
对被检流量计检定前，先利用气体吹扫设施对被检流量计进行吹扫，将流量计内的介质扫出，以避免流量计内残留介质对检定介质水造成污染，影响密度的测量。检定结束后，利用该设施将被检流量计内的水吹出。
（三）、关键的技术
1、采用双计时脉冲插值（DCPI）技术，实现小数脉冲的计算
计算机安装高频主振荡器，高频主振荡器以0.000001秒的精度计时，控制两个计数器，分别称为“计时器A”和“计时器B”。“计时器A”在标志通过第一个检测开关时开始计数。计时器“B”在“计时器A”开始后的第一个流量计脉冲的前沿到达时开始计数。当标志通过最后一个检测开关时，“计时器A”停止。在计时器“A”停止后，计时器“B”第一个流量计脉冲的前沿到达时停止（参见图2）。使用“计时器A”和“计时器B”的比值能够在万分之一精度范围内对流量计脉冲数目精确计数。
双计时脉冲插值计算公式为：
K — 流量计的单位体积的脉冲数，脉冲/m3；
A — 检定体积所用时间（两检测开关的时间），s；
B — 完整流量计脉冲的时间，s；
C — 完整流量计脉冲的总数，个
D — 排量体积（体积管的标准体积），m3。
2、利用水温来间接测量检定介质水的密度
在体积管工作的同时，利用温度传感器测量检定介质水的温度，同时测出工作压力，利用PTB-1968公式计算出水的密度。该公式有两部分组成，一部分是零表压下水的密度
ρ0，t的计算，一部分是表压p（MPa）下水的密度ρp，t的计算。
二、体积管标准装置对质量流量计进行检定
体积管标准装置通过计量标准考核后，我们利用该装置对送检的质量流量计进行了检定，并总结了以下几个要点。
（一）、流量计的安装
流量计的整个安装过程中“无应力”是至关重要的。经过多次试验，系统压力大于0.13MPa时数据较为理想。当流量计安装完毕后将接地线与流量计表体相连。
（二）、流量计参数的设置
连接好装置、配套仪器及流量计的电路，通电预热30 min，借助手操器检查流量计参数的设置（流量计因子或K系数、最大流量、最大流量对应的频率或电流），流量计因子或K系数应与前次检定证书的值相同。流量计若有多种输出信号，应首先选用脉冲输出进行检定。如对参数进行修改，必须对修改前后的参数进行记录。
（三）、流量计的调零
流量计在可达到的最大检定流量的50%以上运行不少于10 min，然后按使用说明书的要求进行零点调整。
（四）、流量计检定点的选择和检定次数的控制。
按照规程的要求，流量计的检定点依次为qmax、0.5qmax、0.2qmax、qmin和 qmax。在检定过程中，每个流量点的每次实际检定流量与设定流量的偏差不应超过设定流量的±5%；每个流量点的检定次数不少于3次。
（五）、检定过程中的压力控制及体积管氮气压力的控制。
体积管标准装置的管道系统和流量计内任一点上的液体静压力应高于检定介质水的饱和蒸气压。
（六）、管道系统的排气
在整个装置中，一共有四个排气部位，由于体积管的重复性易受检定介质内含气体的影响，因此在每个检定点检定前必须进行排气操作。
（七）、示值误差及重复性检定
当以上工作完成后，启动流量计自动检定系统中的误差及重复性检定程序块，依照规程中规定的检定点依次进行检定，检定程序依照规程对每点的误差及重复性进行自动计算，自动判别流量计的误差及重复性是否符合规程要求。
如流量计误差超差，可以进行流量系数的计算和调整。调整后的流量计依据规程的检定点重新检定。
三、体积管标准装置在日常检定中的技术改进
在体积管标准装置的使用过程中，针对出现的各种问题，我们进行了分析，论证了各种技术方案，做了相应的技术改造。
（一）、改造了体积管流量控制回路
原有设计是在体积管的出口主管线（DN200）上安装了一个手动调节阀进行调节，但是该调节阀在实际使用过程中费事费力、调节细度不够、检定数据的重复性严重超差。于是我们在体积管的出口安装了1条DN50的旁路，并且将原有手动阀换成气动阀，利用主回路粗调，旁路细调，严格地控制了体积管内的压力，提高了检定数据的重复性。同一台DN80的质量流量计在100t/h点的重复性由0.32%降到了0.03%。
（二）、改造了工艺流程，增加了汇流管
原有设计开始检定时流量计的误差总是比实际的误差小0.3%左右，经过多方分析，我们在被检流量计前安装了汇流管，将3个台位汇流在一起，增加完汇流管后，该检定装置检定的质量流量计与辽宁省计量科学研究院检定的数据比对结果满足要求。
参考文献：
[1]丁跃清 邓媛芳，计量标准考核规范，中国计量出版社，2011年
[2]段慧明，JJG 1038-2008科里奥利质量流量计检定规程，中国计量出版社，2011年
[3]潘丕武，石油计量技术，中国计量出版社，2009年
论文作者:祁峰
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/8
标签：流量计论文; 体积论文; 标准论文; 装置论文; 流量论文; 计时器论文; 脉冲论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;