质量流量计法在油罐车容量检测中应用的可行性

汽车油罐车是装运汽柴油的重要工具。它既是油品运输工具, 经计量检定合格后又可以用于油品交接、贸易结算的计量器具, 属于强制检定计量器具。JJG 133-2016《汽车油罐车容量》检定规程中规定汽车油罐车容量检定一般采用容量比较法或流量计法。容量比较法使用二等金属量器作计量标准器对油罐车罐体频繁进行注水和排水, 采用人工读取数据, 工作量大, 效率低。为提高工作效率, 降低劳动强度, 确保量值溯源准确可靠, 我院采用重复性优于0.04%艾默生质量流量计研制成了一套符合检定规程要求的油罐车容量检测装置。大大降低检定人员的劳动强度, 提升了原有计量标准装置的技术层次。

我院质量流量计法油罐车容量检测装置由水源系统、水泵、准确度等级为0.1级定流量点使用时重复性不低于0.05%的艾默生质量流量计及前后直管段、流量调节系统、流量三通换向系统及温度等数据自动采集和控制系统组成。主标准器为准确度等级为0.1级的艾默生质量流量计和气夜分离器及相应的阀门组成, 标准管段由前后直管段流量控制和调节设备组成。要求电磁换向系统的换向时间足够短, 正反行程的时间差不超过0.02s, 尽可能减少因换阀滞后引入的测量误差。流量计控制系统由计算机控制系统、信号采集及数据处理系统、存储设备及打印设备、专用检定软件和罐容表计算后处理软件组成。图1为质量流量计法汽车油罐车容量检测装置系统原理示意图。

图1   

本次汽车油罐车容量检测试验在本院容量实验室内进行, 室内地面坚实平整, 气温18.5℃, 检测介质为储存水, 温度恒定。为了保证液体处于满管状态, 试验流量选用16m/h且标准装置上必须包含换向器等自动结构控制注水的启停及换向。汽车油罐车标称容量为13500L。

(1) 油罐车容量检定装置的计量性能要求为扩展不确定度不大于0.25%, 流量点使用时重复性不低于0.04%。罐车20℃时的各检测点容积Vdi为:

式中:Vb0—油罐车标称75%容积检定点20℃时容量。

每次 (各容量点) 注入油罐内的水20℃时容积值Vgi按下式计算:

式中:β2—罐车容量的体胀系数, β2=33×10℃;βw—水在tgi-tbi范围内的体胀系数, βw=2×10℃。

(2) 流量计的不确定度为:1×10, 包含因子k=2。

(3) 测量使用的玻璃温度计分度值为0.1℃, 准确度为0.2℃, 均匀分布则:

(4) 二等标准密度计的不确定度为:1.5×10, 包含因子k=2。

除温度等环境条件引入的不确定度外, 在检测过程中引入的不确定度主要还有:

(1) 每次注水过程中累加的标准器溯源不确定度u (Vb累加值) ;

(2) 每次读取空高值时, 肉眼分辨力引入的高度处理值的不确定度u (Vg空高) , 分辨力固定为1mm, 成矩形分布, 则:

流量计法中密度计对每次注水引入的不确定度。则流量计法各检测点容积的合成标准不确定度各为:

(5) 两次测量的数据如表1:

表1    下载原表

表1中tBi为流量计处水温, tgi为油罐内水温, Vdi为20℃时各测量点容量值, U为扩展不确定度, Ur为相对扩展不确定度且均小于0.25%, 重复性小于0.05%。

用质量流量计法装置检测无须容量法繁琐的蓄水和注水过程, 尤其是75%标称容量的一次性注水完成, 节省了大量时间和人力。从以上实际试验可以看出, 质量流量计法用于油罐车容量检测的扩展不确定度与重复性均满足检定规程要求, 实际应用切实可行。