流量计现场检定方法及检定系统的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种流量计现场检定方法及检定系统。该专利由武汉市度量衡管理所申请，并于2017年6月20日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及一种流量计现场检定方法及检定系统，属于流量计现场检定技术领域。

发明背景

液体容积式流量计现场检定常用的方法是容积法（容器为开放式结构）；质量流量计现场检定常用的方法是容积法与密度计配套，用容积法计量通过流量计的标准器处体积值，并使用标准密度计测得介质密度值，然后按照公式计算标准器测得的质量，这是一种间接测量方法。

现有流量计现场检定方法中，首先测量容器内液体体积V，再将水银温度计放入温度计保温盒等待热平衡，过半分钟之后再测量容器内液体温度ts，此时因为环境温度与液体温度的不一致，液体温度ts可能是缓慢变化的，因而引起液体体积V的改变，造成容器内液体实际体积Vs的测量不准确（先放入保温盒测量液体温度ts，会造成液体体积V变化）。液体取样后，使用玻璃温度计测量样品温度，玻璃密度计测量样品密度，测量先后不同产生的温度变化，也会引起液体密度的轻微改变，造成样品的样品密度测量不准确。

在现有测量方法中，密度是通过一系列测量与两次查询（《石油计量表GB/T1885-1998专用》）得到的，测量步骤繁琐，引入的不确定度来源多。由于石油产品具有较强的挥发性，在石油产品注入和流出标准金属量器的过程中均存在油气挥发外溢，损耗率在不同环境下可达0 .05%～0 .10%（参见GB11085-89《散装液体石油产品损耗》），影响测量结果的准确度，现有测量方法没有考虑此因素的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，并提供一种流量计现场检定方法及检定系统，采用标准金属量器作为计量的标准器，对原来配置的标准金属量器进行改造，在标准金属量器的计量颈内安装高精度磁致伸缩液位传感器，用于实时测量计量颈处的液位高度（代替游标卡尺的功能），从而得出一定容积值；通过在线温度传感器的实时测量与修正，形成被检定流量计示值与标准金属量器中体积的对应关系，可计算体积相对误差；引入在线密度实时检测，形成被检定流量计示值与标准金属量器中质量的对应关系；还引入挥发油气质量的测量，最终形成被检定流量计示值与标准金属量器中液体质量及挥发油气质量之和的对应关系，计算出被检定流量计的质量相对误差。

本发明还对应提供了用于上述流量计现场检定方法的检定系统，包括控制器、数据采集单元、标准金属量器、高精度质量流量计、磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度传感器、压力传感器、溢流报警器和打印机，其中：高精度质量流量计，安装于标准金属量器的出口处，用于测量标准金属量器挥发的油气质量；磁致伸缩液位传感器，安装于标准金属量器的计量颈处，用于测量标准金属量器内液体体积；温度传感器，包括2个以上热电偶温度计，用于测量被检定流量计内液体温度和标准金属量器内的液体温度；密度传感器，安装于标准金属量器上，用于测量标准金属量器内的液体密度；压力传感器，安装于标准金属量器内部几何中心处，用于测量标准金属量器内部压力；溢流报警器，安装于标准金属量器上，溢流报警器与控制器电性连接。

数据采集单元，用于采集磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度传感器、压力传感器、溢流报警器和高精度质量流量计的信号并传输至控制器，包括数据采集模块、串口卡和分布式I/O模块，数据采集模块和分布式I/O模块均通过串口卡与控制器信息交互，磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度传感器、压力传感器、溢流报警器和高精度质量流量计均连接至数据采集模块；控制器，接收数据采集单元采集的数据并对标准金属量器内的检测液体体积进行计算和修正，计算标准金属量器的实际液体体积Vt或实际液体质量Qs以及被检定流量计的相对误差E；打印机，与控制器电性连接，现场打印检定原始记录、检定证书和检定标签。

本发明提供的检定系统，检定对象可为质量流量计或容积式流量计，采用标准金属量器作为计量的标准器，在标准金属量器的出口处安装高精度质量流量计，相比于现有容积法检定方法中仅采用标准金属量器，本发明增加高精度质量流量计，可测量检测过程中挥发油气的质量，进而大大提高检定精度；对原来配置的标准金属量器进行改造，在标准金属量器的计量颈内安装高精度磁致伸缩液位传感器，用于测量计量颈处的液位高度（代替游标卡尺的功能），从而得出一定容积值，在标准金属量器内部几何中心处安装压力传感器，可测量标准金属量器内部压力，通过多个热电偶在线检测流量计内液体温度tm和标准金属量器内的液体温度ts，对体积检测值进行修正，增加密度传感器，直接测量标准金属量器内的液体密度，减少《石油计量表GB/T1885-1998》系统误差；为提高系统测量准确性，设置防溢流报警器，溢流报警器安装于标准金属量器上并且与控制器电性连接，如果标准金属量器内装入液体达到测量范围临界线，防溢流报警器将发出信号，控制器关闭用于液体装载的油泵，保证装载过程中标准金属量器内介质液位始终控制在计量颈范围内，能够测量出容积；控制器将采集到的数据进行计算，自动计算出误差、重复性，得出检定结果，控制器直接连接打印机，能现场打印检定原始记录、检定证书、检定标签，检定数据直接存储于控制器中。

上述器件中，标准金属量器的不确定度不大于0 .025%（k=2），高精度质量流量计的精度等级不大于0 .1，磁致伸缩液位传感器的分辨率≤0 .1mm、非线性度≤0 .05%FS，密度传感器的精度等级不大于0 .05，温度传感器为分度值0 .1℃、测量范围-10℃～50℃的热电偶温度计，计量标准（检定系统）的扩展不确定度一般应比被检计量器具的准确度高3到10倍，该检定系统的检定对象（被检流量计）的精度等级不高于0 .2级，选用如上计量标准器组成的计量标准的扩展不确定度在0 .05%以内，确保测量结果的有效性。

本发明对现有标准金属量器进行改进，计量颈内安装高精度磁致伸缩液位传感器，通过多个热电偶在线检测介质温度，并且增加密度传感器直接检测介质密度，消除了传统人工目测所带来的人为误差，使整个操作从原来的人工操作转变成全自动数据采集和计算，不仅减轻了劳动强度、缩短了测量时间，还简化了测量过程，优化了计算方法，减少了系统误差，提高了检测精度和测量效率。