新型加油槍自動(dòng)檢定裝置的研發(fā)

何才寧 韓中華

〔1 中國石化廣東石油分公司 廣東廣州 510620；2 青島澳科儀器有限責(zé)任公司 山東青島 266000〕

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展及科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，加油站的規(guī)模和數(shù)量都發(fā)生了很大變化，給監(jiān)督計(jì)量和檢定工作帶來新的挑戰(zhàn)。燃油加油機(jī)是計(jì)量行業(yè)比較常見的計(jì)量器具，其計(jì)量精度的高低，既關(guān)系到消費(fèi)者加油的合法權(quán)益，又關(guān)系到計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)檢定的權(quán)威性，所以加油機(jī)檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性具有非常重要意義。傳統(tǒng)的金屬標(biāo)準(zhǔn)容器檢定裝置存在檢定效率低，人工檢定引入誤差因素較多等問題。雖然目前國內(nèi)市面上可以見到一些加油槍自動(dòng)化檢定裝置，但仍存在一些問題，比如計(jì)量精度差、供電不方便、溫度精度差、整機(jī)不便攜帶等。本文將針對(duì)傳統(tǒng)及現(xiàn)有加油槍檢定裝置的問題，新設(shè)計(jì)一種新型智能化的加油槍自動(dòng)檢定裝置，以提供一種優(yōu)選的解決方案。

1 傳統(tǒng)加油機(jī)檢定裝置存在的問題

傳統(tǒng)加油機(jī)檢定大多采用人工靜態(tài)容積對(duì)比法，參照《JJG 443—2015燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》中的要求，需要人工記錄：標(biāo)準(zhǔn)金屬容器卡尺讀數(shù)、實(shí)際加油機(jī)注油顯示油量、加油槍口油品溫度、標(biāo)準(zhǔn)容器油品溫度，參考標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)計(jì)算公式，計(jì)算實(shí)際油槍精度。

傳統(tǒng)加油機(jī)檢定裝置的操作過于復(fù)雜，對(duì)檢定人員的操作規(guī)范性要求較高，特別是讀取加油槍出口油溫、標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)穩(wěn)油后的油溫、標(biāo)準(zhǔn)容器內(nèi)油面的高度等人工操作必然會(huì)附加一定的誤差或人為誤差。如，注油過程中液面上泡沫產(chǎn)生的讀數(shù)誤差，注油過程中油品在標(biāo)準(zhǔn)容器中飛濺誤差，溫度讀取誤差、人工讀取計(jì)量數(shù)據(jù)誤差、人工記錄數(shù)據(jù)誤差等，每個(gè)因素都影響檢定結(jié)果。

另外，裝卸燃油過程中需要時(shí)間、人力較多。初次檢定的加油機(jī)必須對(duì)三個(gè)流量點(diǎn)進(jìn)行檢定，每個(gè)流量點(diǎn)均需要3次操作，也就是說，對(duì)一個(gè)初次檢定的加油機(jī)每一把槍必須要進(jìn)行9次有效的裝卸油操作，而一個(gè)后續(xù)檢定的加油機(jī)也至少需要兩個(gè)流量點(diǎn)，每點(diǎn)3次的操作。如果一個(gè)站有多臺(tái)需要標(biāo)定的加油機(jī)，這不僅給檢定人員帶來繁重的工作，同時(shí)也會(huì)影響加油站正常運(yùn)營，且測量出來的數(shù)值不夠準(zhǔn)確，對(duì)計(jì)量檢定的精度產(chǎn)生一定的影響。

基于上述情況，需要利用目前國內(nèi)成熟的相關(guān)技術(shù)，研發(fā)一種高精度高效率燃油加油機(jī)智能檢定裝置來提高加油槍檢定的效率和檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 國內(nèi)油槍自動(dòng)檢定裝置的分析

經(jīng)過對(duì)現(xiàn)場加油槍自動(dòng)檢定裝置的調(diào)研分析及與計(jì)量機(jī)構(gòu)的溝通，國內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備雖然能實(shí)現(xiàn)加油槍自動(dòng)檢定，但仍然存在以下問題，影響檢定效率和準(zhǔn)確性：

2.1 整機(jī)體積較大

用于加油機(jī)檢測的裝置，根據(jù)《GB 50156—2012汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》要求需滿足3836系列防爆要求設(shè)計(jì)，現(xiàn)國內(nèi)市面上有些油槍自動(dòng)檢定裝置采用隔爆設(shè)計(jì)，標(biāo)定裝置隔爆形式的設(shè)計(jì)雖然滿足防爆設(shè)計(jì)的要求，但隔爆形式的設(shè)計(jì)必然會(huì)帶來體積及重量的增加，仍然給標(biāo)定工作帶來繁重的負(fù)擔(dān)。

另一個(gè)方面就是集成化程度較差，傳統(tǒng)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)容器只需要20L、50L或100L的容器，油槍自動(dòng)化檢定裝置需要在傳統(tǒng)容器的基礎(chǔ)上加裝傳感器、處理計(jì)算單元、顯示單元等。如果集成度做的不夠好，整機(jī)體積會(huì)受到較大影響，且整機(jī)組件連接線束較雜亂，線束耐受疲勞度要求較高，這必定給檢定工作人員的操作帶來不便。

2.2 供電不方便

加油機(jī)油槍自動(dòng)檢定裝置的供電問題在業(yè)內(nèi)也是個(gè)不小的難題。國內(nèi)市面上考慮防爆設(shè)計(jì)常見供電形式大多采用安全關(guān)聯(lián)設(shè)備安全柵供電。關(guān)聯(lián)設(shè)備安全柵作為限能設(shè)備能有效地保護(hù)危險(xiǎn)場所的現(xiàn)場設(shè)備，在正常工作條件下能使系統(tǒng)完好地工作，而在故障條件下能限制到達(dá)危險(xiǎn)場所的電壓、電流，但是安全柵供電必然會(huì)帶來外接電源線的煩惱。使用該設(shè)備檢定工作人員需要從安全區(qū)域接一條電源線過來，這對(duì)于工作人員檢定工作及裝卸油工作都帶來不小的麻煩。

2.3 傳感器性能較差

加油機(jī)加油槍自動(dòng)檢定裝置的自動(dòng)化完全依賴于設(shè)備傳感器組件的性能，比如溫度采集是否準(zhǔn)確，穩(wěn)油自動(dòng)計(jì)量高度是否準(zhǔn)確。現(xiàn)國內(nèi)尚有部分設(shè)備仍采用傳統(tǒng)18B20溫度傳感器，這種溫度傳感器精度最高只能達(dá)到0.5℃且溫度跟隨性較差，這對(duì)最終的油槍檢定結(jié)果的精度會(huì)產(chǎn)生較大影響，整機(jī)性能較差，另對(duì)于穩(wěn)油自動(dòng)計(jì)量高度的傳感器，缺少自主生產(chǎn)能力，定制能力較差，性能及產(chǎn)品穩(wěn)定性不易保證。

2.4 配套方案較少

目前，加油機(jī)油槍自動(dòng)檢定裝置整機(jī)缺少從核心傳感器一體化制作生產(chǎn)的供應(yīng)生產(chǎn)廠家，而且大部分設(shè)備是本地設(shè)備，無法與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)互聯(lián)，無法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效流通管理。更缺少根據(jù)現(xiàn)場情況提供的定制服務(wù)，比如加裝便攜設(shè)備等相關(guān)定制服務(wù)。

3 新型油槍自動(dòng)檢定裝置配套設(shè)計(jì)

結(jié)合傳統(tǒng)及現(xiàn)有油槍檢定裝置的問題，現(xiàn)介紹一種新型智能油槍自動(dòng)裝置，其具備集成化程度高、數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可由充電電池供電、數(shù)據(jù)支持手機(jī)上傳的本安設(shè)計(jì)設(shè)備。整套設(shè)備設(shè)計(jì)已取得防爆合格證書，且設(shè)計(jì)精度滿足萬分之五以內(nèi)的要求，已經(jīng)取得山東省計(jì)量科學(xué)研究院的整機(jī)標(biāo)定證書，可應(yīng)用于加油站油槍定期檢定。

3.1 設(shè)計(jì)介紹

該設(shè)計(jì)整機(jī)結(jié)構(gòu)主要分為：標(biāo)準(zhǔn)容器部分和計(jì)量顯示部分，兩部分通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)較好的一體化結(jié)合。標(biāo)準(zhǔn)容器部分采用巧妙的導(dǎo)油結(jié)構(gòu)，解決不同油速可能存在標(biāo)準(zhǔn)容器濺油問題，把手等多處增加人體工程學(xué)設(shè)計(jì)，方便工作人員標(biāo)定工作。計(jì)量顯示部分，容器內(nèi)油品液面計(jì)量主要是采用高精度的磁致伸縮液位計(jì)，具有很好的穩(wěn)定性，溫度計(jì)量采用多線制AAA級(jí)別高精度Pt100,溫度誤差可滿足0.1℃、且溫度跟隨性能好。計(jì)量顯示部分采用高性能處理計(jì)算單元和高分辨率顯示單元，參照《JJG 443—2015燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》中的要求，清晰準(zhǔn)確顯示各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)參數(shù)及最終檢定結(jié)果(見圖1)。

圖1 油槍自動(dòng)檢定裝置

整機(jī)設(shè)計(jì)滿足GB 3836防爆系列本安設(shè)計(jì)要求，且整機(jī)采用一體化設(shè)計(jì)，集成化程度高，在傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)容器基礎(chǔ)上加裝集成度較高的精簡高性能傳感器、高速處理計(jì)算單元、高分辨率顯示單元，整機(jī)外觀簡約大方，解決了線束雜亂，體積龐大等問題。

整機(jī)供電方面，本設(shè)計(jì)提供本安電池供電，無需安全柵供電，更無需外接安全區(qū)域的電源線。顯示端配有電池電量提示，可用配套的充電設(shè)備進(jìn)行自主靈活充電，供電方面給現(xiàn)場標(biāo)定人員帶來方便。另外，采用便捷的電池更換方式，無需拆裝工具，方便人員對(duì)整機(jī)設(shè)備的電力補(bǔ)充。

該設(shè)計(jì)整機(jī)檢定數(shù)據(jù)支持手機(jī)上傳功能，檢定結(jié)束后，可用手機(jī)獲取檢定結(jié)果，上傳至管理服務(wù)中心，方便進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理。

另外，整機(jī)包括核心傳感器一體化均可以自主生產(chǎn)，可根據(jù)具體現(xiàn)場應(yīng)用環(huán)境的不同，提供人性化軟件、硬件的定制服務(wù)工作。

3.2 檢定過程

檢定人員手持油槍，槍口放入注油感應(yīng)口，開始定量注油，系統(tǒng)自動(dòng)拾取注油開始信號(hào)，智能化采集油槍口出油溫度和容器內(nèi)油品溫度，注油結(jié)束后，系統(tǒng)自動(dòng)檢定穩(wěn)油情況，并記錄各項(xiàng)油品溫度、高度等相關(guān)參數(shù)，直接彈出檢定報(bào)告結(jié)果及各項(xiàng)關(guān)鍵參數(shù)，可配套使用手機(jī)APP讀取檢定結(jié)果及相關(guān)參數(shù)，保存在手機(jī)上或上傳至中心服務(wù)器，輕松實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)高效的檢定數(shù)據(jù)管理工作。整個(gè)檢定過程，檢定人員省去了計(jì)量油槍口出油油溫、計(jì)量容器內(nèi)穩(wěn)油后油溫、讀取計(jì)量液面高度和計(jì)算檢定結(jié)果的過程，不僅節(jié)省了檢定時(shí)間，也排除了人為誤差，提高了檢定精度。

4 總結(jié)

作為油品結(jié)算的燃油加油機(jī)是強(qiáng)制性檢定計(jì)量器具，其計(jì)量的準(zhǔn)確性與經(jīng)營者和消費(fèi)者的合法權(quán)益息息相關(guān)。傳統(tǒng)的燃油加油機(jī)檢定為人工操作，存在工作效率低、易引入附加誤差或人為誤差等問題，而現(xiàn)市面上一些自動(dòng)油槍檢定裝置則存在體積較大、穩(wěn)定性較差、定制較難等問題。本技術(shù)研究主要采用先進(jìn)成熟的傳感器技術(shù)和通訊技術(shù)，參考技術(shù)規(guī)范《JJG 443-2015燃油加油機(jī)檢定規(guī)程》、《JJG 259-2005標(biāo)準(zhǔn)金屬量器檢定規(guī)程》、《GB 50156-2012汽車加油加氣站設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》、《GB 3836—2010.1爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備通用要求》系列防爆規(guī)范，根據(jù)現(xiàn)有的相關(guān)設(shè)備的可改進(jìn)點(diǎn)及現(xiàn)場檢定操作習(xí)慣，設(shè)計(jì)了一款新型高智能化、高集成化、高自動(dòng)化、高管理化、高定制化、高人性化的油槍自動(dòng)檢定裝置，該產(chǎn)品已取得防爆合格證和山東省計(jì)量科學(xué)研究院的整機(jī)標(biāo)定證書，可方便檢定人員油槍檢定工作。

本文設(shè)計(jì)的燃油加油機(jī)油槍自動(dòng)檢定裝置可以有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高標(biāo)定效率，提高系統(tǒng)集成化、自動(dòng)化程度，提高標(biāo)定準(zhǔn)確性。同時(shí)，對(duì)于維護(hù)老百姓的合法權(quán)益，促進(jìn)節(jié)能降耗，協(xié)助工作人員科學(xué)、公正的標(biāo)定，具有十分重要的意義。