流量测量装置|液体流量标准装置介质密度测量方
摘要: 无论是质量法液体流量标准装置传递体积量流量计还是容积法液体流量标准装置传递质量流量计，均存在介质密度的测量问题，特别对于高准确度流量计介质密度的测量准确度对其计量性能的判定起到关键作用，文章就介质密度不同测量方法进行描述，并对不同方法进行分析比较，使用者可以选择适合本装置使用，并保证介质密度测量结果准确可靠的测量方法。研发出了一种全自动介质密度的测量方法和装置，该方法测量准确度高，数据稳定、可靠，在本所油流量标准装置上进行试验，得到了满意的结果。
0、引言：
得益于称量传感器技术和电子电路技术的不断发展，高准确度电子秤数据的稳定可靠已得到验证，从而使得以高准确度电子秤作为主标准器的质量法液体流量标准装置测量准确度不断提高，整套装置的不确定度优于 0. 05% ( k = 2) 已不是难题，但在传递各种体积量流量计时必然存在质量到体积的换算，同样容积法液体流量标准装置在传递质量流量计时也存在体积到质量的换算，这两类液体流量标准装置进行传递流量计涉及到一个关键问题，就是介质密度的准确测量。
对于高准确度流量计，介质密度测量准确度的高低直接关系到流量计测量结果的好坏，我们在使用液体流量标准装置传递流量计过程中涉及到的介质密度测量主要有 3 种: ①在线测量密度。②离线测量密度。③根据温度查表法得到密度。
对于高准确度流量计，介质密度测量准确度的高低直接关系到流量计测量结果的好坏，我们在使用液体流量标准装置传递流量计过程中涉及到的介质密度测量主要有 3 种: ①在线测量密度。②离线测量密度。③根据温度查表法得到密度。
下面就各种介质密度测量方法进行分析。
1、在线测量密度
1. 1、管道式在线密度计直接测量：
这种方法是使用得***多且***直接的方法，一般这种方法密度测量范围: 0 ～ 3 000 kg / m3 ; 温度范围: － 50 ～ 150 ℃ ; ***大压力: 25 MPa; 准确度: 0. 1 kg / m3 。这类密度计生产的公司较多，有美国 Calibron公司、Barton 公司、千德乐石油工业公司、英国Solartron 公司、Sarasota 公司以及日本 Oval 公司
等。
1. 2、使用质量流量计测量密度：
一般这种方法密度测量范围: 0 ～ 5 000 kg / m3 ;温度范围: － 100 ～ 200 ℃ ; ***大压力: 10 MPa;准确度: 0. 2 kg / m3 。这类密度计生产的公司较多，有美国 EMEＲ-SON 公司、瑞士 E + H 公司、德国 KＲOHNE 公司以及日本 YOKOGAWA 公司等。
1. 3、其他类型的在线密度测量方法：
如超声波式、差压式、振动式和投入式等，一般这种方法密度测量范围: 0 ～ 3 000 kg / m3 ; 温度范围: － 50 ～ 200 ℃ ; ***大压力: 10 MPa; 准确度: 1. 0 kg / m3 。
2、离线测量密度：
2. 1、使用标准玻璃浮计进行测量密度：
这种方法是使用的***多的方法，价格低廉，测量方便，一等标准密度计组测量范围: 650 ～
| 3 | 根据温度查密度表 | 计和密度计，实际测量出实际使用介质不同温度 | |||||||||||||||||
| 下的密度值，得出一张密度表，密度表的温度间 | |||||||||||||||||||
| 3. 1 | 根据查纯水的密度表 | 隔根据实际使用对准确度的要求确定，也可以采 | |||||||||||||||||
| 采用国际温标 ( ITS—90 ) ，在温度0 | ～ 40 ℃ | 用一组密度与温度的关系公式来表达。 | |||||||||||||||||
| 范围内，每隔 0. 1 ℃ 有一个密度值，直接查表 | |||||||||||||||||||
| 得到。 | 4 各方法之间的对比 | ||||||||||||||||||
| 3. 2 | 取实际使用的介质做出密度和温度关系表 | 从表 1 | 中可以看出，这 3 种方法各有优缺点， | ||||||||||||||||
| 对于循环使用的介质，我们用高准确度的温度 | 我们可以根据实际需要选择不同的测量方法。 | ||||||||||||||||||
| 表 1 | 介质密度测量方法对比表 | |||||||||||||||||||||
| 序 | 方法名称 | 测量范围 / | 准确度 / | 量值溯源依据 | 成本 | 特点 | ||||||||||||||||
| 号 | ( kg / m3 ) | ( | kg / m3 ) | |||||||||||||||||||
| JJG 370—2007 | 适用于大宗物料的贸易交接，与体 | |||||||||||||||||||||
| 管道式在线密度 | 积流量计配合使用，进行质量流量的 | |||||||||||||||||||||
| 0 ～ 3 000 | 0. 1 | 《在线振动管液体 | 高 | |||||||||||||||||||
| 计直接测量 | 连续测量，能实时反应介质密度的变 | |||||||||||||||||||||
| 密度计》 | ||||||||||||||||||||||
| 化情况 | ||||||||||||||||||||||
| 1 | 在线测 | 使用质量流量计 | JJG 370—2007 | 适用于大宗物料的贸易交接，得到 | ||||||||||||||||||
| 量密度 | ||||||||||||||||||||||
| 0 ～ 5 000 | 0. 2 | 《在线振动管液体 | 高 | 密度参数用于分析和处理，能实时反 | ||||||||||||||||||
| 测量密度 | ||||||||||||||||||||||
| 密度计》 | 应介质密度的变化情况 | |||||||||||||||||||||
| 其他类型的在线 | 参照 JJG 370— | 用于密度参数的获得，用于分析和 | ||||||||||||||||||||
| 0 ～ 3 000 | 1. 0 | 2007 《在线振动 | 较高 | 处理，能实时反应介质密度的变化 | ||||||||||||||||||
| 密度测量方法得到 | ||||||||||||||||||||||
| 管液体密度计》 | 情况 | |||||||||||||||||||||
| 一等 | 0. 2 | 采样对介质进行温度和密度同时测 | ||||||||||||||||||||
| 使用标准玻璃浮 | 650 ～ 1 500 | JJG 86—2001 | ||||||||||||||||||||
| 0. 5 | 低 | 量，密度准确性要求较高，不能实时 | ||||||||||||||||||||
| 计进行测量密度 | 二等 | 《标准玻璃浮计》 | ||||||||||||||||||||
| 离线测 | 0. 05 | 反应介质密度的变化情况 | ||||||||||||||||||||
| 2 | 650 ～ 2 000 | |||||||||||||||||||||
| 量密度 | ||||||||||||||||||||||
| 使用台式密度计 | JJG 1058—2010 | ||||
| 0 ～ 3 000 | 《实验室振动式液 | ||||
| 进行测量 | |||||
| 体密度仪》 | |||||
| 根据查纯水的密 | 992. 212 ～ | — | 国际温标 | ||
| 度表得到 | 999. 840 | ( ITS—90) | |||
| 3 | 根据温度 | ||||
| 查密度表 | 取实际使用的介 | ||||
| 质做出密度和温度 | — | — | — | ||
| 关系表 |
采样对介质进行温度和密度同时测高 量，密度准确性要求非常高，不能实时反应介质密度的变化情况对介质的密度准确度要求不高，能低实时反应介质密度的变化情况较高 ( 主要对介质的密度准确度要求较高，能是工作实时反应介质密度的变化情况量较大)
5、采用的密度测量方法：
我们综合了各介质密度测量方法的特点，自主设计完成了一套介质密度测量装置，该装置不但能实现在线密度测量，同时也能实现离线密度测量，测量准确度非常高，数据可靠、稳定。采用的方法和步骤 ( 1) ～ ( 6) 如图 1 所示。测量原理: 通过装置长时间运行，用台式密度计测量，得到不同温度下的油品密度值，如有12 ～ 30 ℃ 温度与密度的对照表保存在计算机处理系统。在实际检定过程中，我们只要通过高准确度温度传感器测量被检表附近的温度值，通过查询对照表就可以得到油品的密度值，实现在线测量的功能，无须再通过用台式密度计离线测量。实现了根据需要可以自由选择在线或离线测量方法。由于台式密度计采样测量时间在 7 min 左右，如果需要温控时间更长，在线测量方法大大节约工作时间，此时台式密度计采样测量主要用于核查使用。
图 1 油流量标准装置介质密度测量示意图
6、结束语：
本装置使用的台式密度计经计量院检定符合精密级要求 ( 证书号: LSmd 2015—0383 ) ，质量法油流量标准装置，不确定度 0. 05% ( k = 2)( 证书号: ＲGfk 2016—0009) ，实际使用便捷，既可实时显示介质密度，也可单独采样测量，完全满足传递高准确度体积量流量计的要求。