在線校準(zhǔn)流量計(jì)的新方法探析

田芙麗

中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)計(jì)量管理所天津計(jì)量站 天津 300142

流量計(jì)是一種用于測(cè)量流量的計(jì)量器具，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、能源計(jì)量、國(guó)防建設(shè)、環(huán)境工程、交通運(yùn)輸以及人民生活等各個(gè)領(lǐng)域之中，在計(jì)量領(lǐng)域占有重要的地位。為了適應(yīng)不同場(chǎng)合的不同用途，流量計(jì)品類繁多。中國(guó)鐵路機(jī)務(wù)系統(tǒng)使用的流量計(jì)，主要用于內(nèi)燃機(jī)車(chē)加注燃油和油庫(kù)供油量的計(jì)量統(tǒng)計(jì)，屬于容積式液體流量計(jì)。

1 流量計(jì)的檢定現(xiàn)狀

流量計(jì)作為計(jì)量器具，需要進(jìn)行周期檢定，以保證計(jì)量量值的準(zhǔn)確可靠。容積式液體流量計(jì)檢定依據(jù)為JJG667-2010《液體容積式流量計(jì)》檢定規(guī)程。目前，北京局集團(tuán)公司內(nèi)主要采用容積法現(xiàn)場(chǎng)在線檢定的方式對(duì)流量計(jì)的計(jì)量準(zhǔn)確度進(jìn)行判定。標(biāo)準(zhǔn)器為一標(biāo)準(zhǔn)金屬量器，俗稱標(biāo)準(zhǔn)罐（容量一般為100L）。通過(guò)軟管將被檢流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)罐的注油口處連接。檢定時(shí)，開(kāi)啟流量計(jì)截止閥，油品經(jīng)被測(cè)流量計(jì)注入標(biāo)準(zhǔn)罐內(nèi)，同時(shí)記錄流量計(jì)讀數(shù)。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)罐注滿時(shí)，關(guān)閉截止閥。此時(shí)再次讀取流量計(jì)讀數(shù)。最后，檢定員讀取標(biāo)準(zhǔn)量罐的讀數(shù)，并與被測(cè)流量計(jì)的累計(jì)流量值進(jìn)行比較，所得差值即為被測(cè)流量計(jì)的示值誤差。該檢定方法在實(shí)際檢定過(guò)程中存在以下問(wèn)題[1]。

1.1 檢定點(diǎn)數(shù)量少

按照J(rèn)JG667-2010《液體容積式流量計(jì)》檢定規(guī)程規(guī)定，準(zhǔn)確度等級(jí)不低于0.5級(jí)的流量計(jì)，其檢定點(diǎn)一般不少于5個(gè)，其中含最大流量和最小流量點(diǎn)。而實(shí)際檢定中由于標(biāo)準(zhǔn)罐尺寸大且笨重，100L的標(biāo)準(zhǔn)罐高1.26米，直徑0.8m，檢定單位每次最多只能車(chē)載兩只，且大容量標(biāo)準(zhǔn)罐根本無(wú)法攜帶。所以現(xiàn)場(chǎng)只能檢定常用點(diǎn)，無(wú)法覆蓋流量計(jì)的5個(gè)檢定點(diǎn)。

1.2 運(yùn)行時(shí)間短

規(guī)程要求，流量計(jì)安裝在檢定裝置上后，先在最大流量下運(yùn)行（1-5）min后方可進(jìn)行檢定試驗(yàn)。且每個(gè)檢定點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)行檢定時(shí)，需運(yùn)行至少5min。但以LC50型流量計(jì)為例，最大流量24m3/h，即400L/min；最小流量2.4m3/h，即40L/min。最大流量下15s即已住滿，即便是最小流量，2.5min也已注滿。運(yùn)行時(shí)間滿足不了規(guī)程要求。

1.3 檢定條件容易造成偏差

流量計(jì)與標(biāo)準(zhǔn)罐之間用膠皮管臨時(shí)連接，因?yàn)榄h(huán)境因素，有時(shí)兩者之間間隔10米以上。在標(biāo)準(zhǔn)罐注滿關(guān)閉截止閥后，膠皮管內(nèi)依然有殘存的柴油。這部分油的流量計(jì)入了流量計(jì)但沒(méi)有計(jì)入標(biāo)準(zhǔn)罐內(nèi)。膠皮管按內(nèi)徑50mm計(jì)算，該情況下留在膠皮管的油量大約為20L，存在明顯偏差。為解決這一問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常會(huì)在檢定前注滿膠皮管，但在后續(xù)檢定時(shí)也無(wú)法測(cè)知每次殘存量是否相等，因此這一偏差雖減小了但依然存在[2]。

1.4 因回油困難，造成油品的浪費(fèi)嚴(yán)重

使用標(biāo)準(zhǔn)罐檢定時(shí)，油品注滿后進(jìn)行下一次檢定時(shí)需要將罐內(nèi)的油放空。但現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備情況限制，排出的油根本無(wú)法排回油庫(kù)，只能臨時(shí)用廢油桶盛載，以作他用。現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)檢定點(diǎn)至少檢定3次，還不包括檢定前的試運(yùn)行。因此每次產(chǎn)生不少于500L的廢油無(wú)法排回油庫(kù)。以柴油按5元/L計(jì)算，一塊流量計(jì)的檢定消耗柴油2500元。這不僅會(huì)產(chǎn)生安全隱患，還會(huì)造成嚴(yán)重浪費(fèi)。

1.5 實(shí)際檢定工作操作比較困難

為方便機(jī)車(chē)加油，加油設(shè)備大部分都分布在兩股線路中間，裝載標(biāo)準(zhǔn)罐的汽車(chē)無(wú)法駛?cè)氍F(xiàn)場(chǎng)，必須人工把標(biāo)準(zhǔn)罐從汽車(chē)上卸下搬運(yùn)到檢定地點(diǎn)。由于標(biāo)準(zhǔn)罐很笨重，至少需要2個(gè)強(qiáng)壯勞力才能搬運(yùn)到位。為了便于向油桶排油，還要想辦法把標(biāo)準(zhǔn)罐抬高。檢定期間如果遇到機(jī)車(chē)加油還要被迫中斷。檢定一塊流量計(jì)往往需要折騰幾個(gè)小時(shí)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力[3]。

2 在線校準(zhǔn)流量計(jì)的新方法

為改善集團(tuán)公司流量計(jì)現(xiàn)行的檢定方法，可以嘗試使用便攜式超聲波流量計(jì)進(jìn)行在線校準(zhǔn)。

2.1 便攜式超聲波流量計(jì)在線校準(zhǔn)的原理及方法

超聲波流量計(jì)一般為時(shí)差法，其工作原理是發(fā)射探頭發(fā)出超聲波束以某一角度穿過(guò)管道射入流體中傳播，經(jīng)過(guò)管道折射多次穿過(guò)流體，然后由接收探頭接收。過(guò)程中，根據(jù)線性公式通過(guò)超聲波在流體順流和逆流中的不同傳播時(shí)間計(jì)算出流體的瞬時(shí)平均流速。結(jié)合管道截面積及其他已知參數(shù)進(jìn)而可以測(cè)得流體的流量。

超聲波流量計(jì)近年來(lái)在管道流量測(cè)量中應(yīng)用越來(lái)越多。其中便攜式超聲波流量計(jì)可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，將超聲波探頭外夾于管道上即可進(jìn)行測(cè)量。方法是將超聲波流量計(jì)作為標(biāo)準(zhǔn)表，外夾于被測(cè)管道上，然后在特定時(shí)間段讀取超聲波流量計(jì)與被測(cè)流量計(jì)之間的累計(jì)值，同時(shí)通過(guò)下述兩項(xiàng)公式計(jì)算被測(cè)流量計(jì)的誤差和測(cè)量重復(fù)性。

式（1）中：qij表示第i個(gè)檢定點(diǎn)第j次測(cè)量中被測(cè)流量計(jì)的累計(jì)流量值；（qs）ij表示第i個(gè)檢定點(diǎn)第j次測(cè)量中標(biāo)準(zhǔn)表的累計(jì)流量值；Eij表示第i個(gè)檢定點(diǎn)第j次測(cè)量的誤差值；（Er）i表示流量計(jì)第i個(gè)檢定點(diǎn)的重復(fù)性；（Ei）max表示第i個(gè)檢定點(diǎn)的最大示值誤差；（Ei）min表示第i個(gè)檢定點(diǎn)的最小示值誤差；dn表示極差系數(shù)。

2.2 便攜式超聲波流量計(jì)的優(yōu)勢(shì)

便攜式超聲波流量計(jì)在實(shí)踐中有明顯的優(yōu)勢(shì)：設(shè)備體積小，方便攜帶；外夾式探頭，安裝方便；可以實(shí)現(xiàn)非接觸測(cè)量，壓損小；可應(yīng)用于不同類型的流量計(jì)，適用廣泛；可用于不同介質(zhì)、不同尺寸管徑，適應(yīng)溫度范圍（-20℃至55℃），適應(yīng)性強(qiáng)；可以在為機(jī)車(chē)加油的同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，不存在回油問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

計(jì)量未來(lái)的發(fā)展的趨勢(shì)是校準(zhǔn)，尤其是在線校準(zhǔn)。對(duì)于流量計(jì)來(lái)講在線校準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)明顯。應(yīng)用便攜式超聲波流量計(jì)開(kāi)展流量計(jì)的在線校準(zhǔn)，筆者認(rèn)為是可行的方法，能極大地減少檢定流量計(jì)的工作量，降低能源和資金消耗，應(yīng)該予以推廣應(yīng)用。