被动式活塞体积管在液体流量标准装置中的应用

摘 要：对被动式活塞体积管法液体流量标准装置进行介绍, 说明体积管作为主标准器实现流量计量的实际作用, 并且通过数据比对方法验证该体积管的计量准确性。

  液体流量标准装置一般以实现液体流量计量为目的, 而活塞式体积管法液体流量标准装置是液体流量标准装置的一种。根据体积管活塞的驱动方法不同, 分为主动活塞式和被动活塞式。主动式是指装置自身带有驱动装置驱动活塞; 被动式是指装置本身不带驱动装置, 活塞靠现场流量提供的动力来驱动。该装置以航空燃油为介质, 主标准器为被动活塞式体积管。它是整个装置的核心, 用小的有效容积实现了大流量测量。装置的***大流量为3 000 L/min, 测量不确定度为Urel= 0. 05% ( k = 2 ) 。 对口径DN80、 DN100、 DN150流量计计量中, 取得很好的计量效果, 提升了国内大口径油品流量计的计量能力。

装置原理图如图1所示。

图1 装置原理图

装置主要由储油箱、流量产生装置 ( 变频器、 离心泵、稳压容器、过滤器、调节阀) 、参考标准流量计、被校流量计、被动式活塞式体积管及计算机控制系统组成。流量产生装置使用变频器驱动油泵产生流量, 经过稳压容器, 消气过滤器进入管路, 根据参考标准流量计示值, 通过变频器调速和流量调节阀配合使用, 调节管路流量为流量计检定点流量值, 待流量稳定后计算机控制系统控制活塞式主标准器开始流量测量, 同时采集活塞式主标准器相关信号、被检流量计信号、温度压力信号等, 从而得到标准流量值和被检流量计的相关参数 ( 频率、电流/电压等) , 实现对流量计的计量。

被动式活塞体积管作为主标准器, 其原理图如图2所示。主要由体积管、开关、回程机构等组成, 分为测量过程和回程两种动作。在测量过程中, 活塞上的提升阀关闭, 活塞和流体一起运动; 当活塞随着流体移动至下游限位时, 提升阀打开, 通过回程机构, 将活塞拖回上游, 拖回过程中, 提升阀保持打开状态, 到达下游后回程机构松开活塞, 提升阀关闭, 开始下一次测量。体积管两个开关之间的有效容积是依据JJG209— 2010体积管检定规程进行检定得到。开关在测量中起触发开始、触发停止的功能。

图2 被动式活塞体积管原理图

( 1) 密闭性。从上述的被动式活塞体积管原理中可以看出, 在整个计量过程中, 体积管内流体处于密闭运行, 非常适合于航空燃油这种易挥发油品流量计量。

( 2) 流体的连续性流动。在流量计量过程中, 体积管内液体持续流过, 适合校准质量流量计、 超声波流量计等响应时间长的流量计; 装置流量的连续可调, 适合校准浮子流量计。

( 3) 提高电信号输出液体流量计校准效率。 当流量计输出为电信号时, 尤其流量比较大时, 体积管一次测量的***短时间是1 s, 可以提高计量效率。

( 4) 与参考标准流量计配合, 实现累积流量计的准确计量。当被校流量计为测量累积读值的容积流量计时, 如果***小分辨率为1 L, 流量计的准确度等级为0. 5级, 那么一次累积流量不少于1 000 L, 相对于有效容积为50 L的体积管显然不能满足测量要求。这时可以配合使用体积管和参考标准流量计, 在给定的流量下, 先用体积管定点检定参考标准流量计, 然后用参考流量计来计量测量累积读值的容积流量计, 从而实现累积流量值的准确计量。

  本装置和已建标的主动式燃油流量标准装置的流量测量不确定度相同, 而流量计量范围不同, 所以, 在两台装置的计量范围重叠处对同一台流量计计量相同流量点的仪表系数K, 从而分析该装置的测量准确性。此比对结果相对差值应满足:

式中: urc——装置的标准不确定度。

选择型号为FT—20AENSULEA—3, 编号为2003548的涡轮流量计, 先在该装置上用被动式活塞体积管校准, 然后在已建标的主动式燃油流量标准装置上校准, 结果如表1所示。

表1 比对数据结果

表中: Ka为装置校准结果; Kb为燃油动态流量标准装置校准结果。

从上述数据可以看出, 该装置校准流量计的数据是可靠、准确的。

  本装置***高可以实现0. 2级流量计的检定, 被动式活塞体积管体积小、密闭运行、准确度高等优点, 被广泛用于油品计量, 提高了我国大流量油品流量计量能力。