淺析新型活塞式標準體積管

向小木

（重慶耐德工業股份有限公司，重慶 404100）

一.國內外產品水平與發展趨勢

活塞式標準體積管，它具有極高的精度、體積小、技術先進等優點，是世界上業界公認的流量儀表量值傳遞的基準量器。活塞式標準體積管是上世紀八十年代初期，繼球式標準體積管之后出現的一種技術更為先進的微型標準體積管。其最大的技術特征就是兩者的外形體積之比，后者大約只有前者的十幾分之一的大小。從表面上看只是體積大小之分，而實質上是技術結構上有了重大的突破，使投資和使用成本顯著下降，才使流體計量儀表特別是石油成品油在商貿交易過程中所用的流量計的在線檢測和在線檢測的普及成為了可能。

我公司是專業生產流量儀表的專業廠家，于1985年率先引進了美國沃夫公司的活塞式標準體積管，后來又引進了美國丹尼爾布魯克斯的活塞式標準體積管，用來作為公司內流量儀表制造過程中校驗的基準量器。這其中，還為中石油中石化將引進的美國活塞式標準體積管改裝成車載的可移動的流量標定裝置。又為空軍的油料管理系統的量值監測，采用國產活塞式標準體積管設計研制了流量檢定車。

這幾十年中我公司的流量測量技術是伴隨著活塞式標準體積管的技術進步而走過來的。從而在活塞式標準體積管的使用維護改進等方面積累了大量豐富的經驗，對活塞式標準體積管的技術發展具有充分的了解。在此基礎上我們才提出了活塞式標準體積管的新型活塞驅動系統和新的測量方式，用作開發新一代的活塞式標準體積管。

二.產品功能分析

目前正在研制開發的活塞式標準體積管中活塞與缸體密封仍為聚四氟唇形密封環，活塞的驅動和復位采用了一種新型的機電一體化控制的機構。它具有如下特點：

1.簡單可靠的活塞返程機電控制機構（刪除了復雜而高故障率的液壓氣動機構）。

2.上下行程排量相等。

3.標定過程無需調整管線壓力。

4.以簡單的活塞體軸心內置單向閥替代傳統復雜的外置三通閥。

5.無間隙的活塞專用密封零件（全特氟隆）聚四氟乙烯唇形密封環，無合成橡膠，因此特別耐油、耐磨，使標定更精確。

6.失效自動開通卸荷保護，避免液流慣性沖擊（水擊）。

7.聚四氟乙烯密封圈的低摩擦系數和缸壁的精細光潔，使量程比極大提高。

8.標定過程壓差極小，低于0.01 MPa 。

9.具有獨特的封閉內循環式測試功能，只用少量的實際被測液體就可完成流量計的標定。

10.整個活塞式標準體積管檢定系統的體積更超小型化，更易實現車載化。

三.采用新原理，新技術，新結構，新材料，新工藝的論述

圖1 新結構標準體積管

新型活塞式標準體積管中采用滾珠絲桿副做活塞復位的牽引機構，用機電控制技術控制伺服電機經同步帶輪減速并使其實現往復傳動。 機構中活塞桿與滾珠絲桿副的螺母經由一個特殊的專用軸向拉力離合器與活塞連接，它能夠在工作過程中輕松靈敏地開合。當處在復位上游端的碰頭觸動拉力離合器，離合器的球形卡爪瞬間松開活塞桿的端頭，活塞在完全自由的狀態下，跟隨流體同步地流向下游，完成體積管的標定動作。又在機電控制程序的指揮下，滾珠絲桿副驅使拉力離合器移向下游。到達下游后，離合器的球形卡爪被觸動，立即牢牢地卡住活塞桿端頭，做好第二次（牽引復位）檢定工作的準備。新研發的活塞式標準體積管仍保留了活塞行程光電發信，銦鋼尺檢測行程的結構，控制系統仍為計算機等設計。如圖1。

體積管采用機電一體化的設計取代了液壓系統和氮氣壓力助推系統；用滾珠絲桿副取代了滾子鏈條機構，因此，它不但能拉而且還能推。使活塞式標準體積管的結構變得非常緊湊，整機的體積更小。

另外，利用滾珠絲桿副 “推”的功能，參照注射器的原理增加了一個管道回路，開發出一個新的功能做到了不需要外循環管路由活塞主動地推動實際被測液體，進行閉式循環完成對流量計進行標定。這個過程中，流體流量的大小由控制系統控制滾珠絲桿副的運動速度即可實現。這個功能有以下優點：1 體積管如果用作車載，工作中就不再需要下游段的油罐車。2 體積管如果安裝在固定場合，就可使用多品種的實際液體對流量計進行標定，而且還不需要泵送系統，使其投入和使用成本大幅度降低。

四.市場和用戶要求

體積管是校驗流量計的基準量器，就目前國內市場而言，政府的各級技術監督部門和中石油、中石化的成品油銷售和管理部門都需要。但是，為甚么使用量卻不是太多？這主要是技術上被別人把住了高端，主要依賴進口所以價格太昂貴限制了普及，國內產品技術上暫時還無突破，基本還是仿造而且質量和性能還有待提高。所以，在此情況下，我們才提出了技術上有所突破和測量方式有所創新的并在安裝方式上，更像普通設備安裝更方便的新一代活塞式標準體積管，使其有低廉的價格和更方便的使用性能，相信一定能贏得市場。

圖2 新型體積管結構

[1]馮長印，邢星.壓緊活塞式沖擊氣缸[J].液壓與氣動，1980（02）.