探析活塞式體積管在質量流量計檢定中的應用

高聯秀

（中國石油錦西石化分公司計量部，遼寧 葫蘆島 125001）

現如今，質量流量計在原油以及成品油計量系統中得到了廣泛應用，這對其檢定工作的開展提出了更高的要求，目前來看，活塞式體積管由于存在結構復雜的問題，在實際應用的過程中還面臨著較多的不利因素，基于此，有必要對其展開更加深層次的研究。

1 質量流量計與活塞式體積管概述

1.1 質量流量計

1.1.1 結構

流量計的構成主要包括變送器以及傳感器，其中的傳感器則包含驅動部件以及振動管等，而變送器的構成則涉及測量和輸出單元。

1.1.2 特點

優勢：其優勢在于有著較高的測量精度和誤差，能夠對質量流量進行直接測量；管道內不存在障礙物，能夠保障含有固體顆粒的介質通過，比較方便展開清洗工作；不存在可動部件，有著相對較長的使用年限，盡管檢測管中有振動，但振幅相對來說比較小，并不會由于摩擦而導致測量結果受到負面影響；測量流體有著較廣的范圍，無論是有足夠密度的中高壓氣體、含固形物的液體還是高黏度的各種液體，都可以應用；介質的流動狀態不會影響其應用效果，本身在流速分布方面不敏感，所以沒有明確的上下游直管段要求；質量流量計對于流體黏度不敏感，在流體密度發生變化的情況下，不會對測量結果產生嚴重的影響，可以做多參數考量。

劣勢：質量流量計對于環境振動比較敏感，在多臺進行同時使用的情況下，極有可能會出現相互干擾的現象；本身存在較大的質量和體積，不適用于大管徑質量流量測量；一旦測量管內部出現沉積結構以及磨損腐蝕現象，便會制約測量的準確程度；應用過程中有零點漂移、壓力損失較大，與此同時，需要消耗大量的成本。

1.2 活塞式體積管

1.2.1 操作原理

活塞式體積管的構成主要包括測量活塞以及同軸安裝的提升閥，其所有的構件都處在同一個精密流量管中。提升閥結合在測量活塞中，利用驅動軸同液壓缸相連。氣動彈簧增壓式中的壓力以及液壓系統推動液壓缸中的驅動活塞，接下來處在氣動彈簧增壓室中的壓力便會將提升閥關閉，確保活塞能夠從標定行程走過。當完成行程后，液壓系統將會使活塞回到上游，與此同時，將提升閥打開并維持打開狀態下，預備進入下一行程。光學傳感器主要是能夠對流量管中的活塞位置進行檢測，這些傳感器將會產生位置信號，位置信號能夠在數據計算以及正確運轉的過程中發揮應有的作用。活塞式體積管外觀圖如圖1所示。

圖1 活塞式體積管外觀圖

圖2 活塞式體積管結構圖

1.2.2 特點

活塞式體積管有著較小的體積，此外，其還采用了獨特的內部提升閥專利型的活塞設計，并采用現代電子線路，運用當下更加科學先進的雙計時脈沖插值技術的計算機展開控制工作，以此落實對于檢定數據的自動采集以及處理工作，對相應的時間和脈沖計數進行合理確定，同傳統的檢定方法相比，活塞式體積管具有更高的精度，能夠采用更小的體積完成高精度標定工作，在重復性以及操作等方面具有較強優勢。

2 活塞式體積管在質量流量計檢定中的應用

2.1 應用難點與工作原理

2.1.1 應用難點

在質量流量計鑒定中應用活塞式小體積管的難點主要體現在三方面。

首先，120L活塞式體積管有著脈沖數少、行程時間短以及容積小等特點，檢測開關動作同被檢流量計輸出脈沖之間不同步，這便導致由于少數脈沖丟失造成了檢定結果不準確的問題，嚴重情況下還會使得流量計檢定不合格。

其次，從本質上來看，相對于一般計量以及工業數據采集處理軟件來說，計量檢定軟件存在較大的差異性，無論是檢定項目、數據修約還是數據計算，都要嚴格按照國家相應的檢定規程進行，與此同時，還有著相對較高的可靠性以及穩定性要求，在實際開發的過程中面臨著很大難度。

最后，在應用活塞式體積管進行質量流量檢定的時候，對密度測量的準確程度要求較高。

2.1.2 工作原理

本文主要基于科里奧利力質量流量計進行工作原理的闡述，活塞式體積管檢定的質量流量計本身作為遠傳型質量流量計有著較強的脈沖輸出功能。質量流量計的發展主要是在20世紀70年代，是一種基于流體通過測量管過程中所產生的科里奧利力現象所制作的新型流量儀表。流體在通過等幅振蕩器的U形流量管的過程中將會在科里奧利力的作用下導致流量管出現扭曲現象，然后再使用檢測線圈檢測出這一扭曲信號，進而便能夠得出代表流體質量的信號，達到直接測量流量質量的目的。質量流量計主要是針對流體的質量進行測量，同流體的溫度、密度以及溫度等物理性質不存在相關性，這便在一定程度上減少了其他因素對測量效果的干擾，極大程度地增加了測量的精度。

2.2 關鍵技術

2.2.1 雙計時脈沖計數法的應用

在檢定流量計的過程中，脈沖計數器只能將檢定開始后所得到完整脈沖波形信號記錄下來。對于最初所出現的殘缺脈沖波形信號脈沖計數器可以將其忽略不計，然后，對于結束時殘缺的第n個波形信號采取相應的補全處理措施。殘缺的波形信號本身也可以代表流體體積，這便使得測量系統不僅將應該計量的流體體積減掉了，還將原應該去除的流體體積去除了，最終獲得了n個脈沖所代表的流體體積，此舉勢必會導致計量誤差的出現。

為了能夠有效降低計量誤差出現的可能性，可能會采用解決方法如下：

在一次檢定中，備件流量計應當發出10000個以上脈沖信號，將誤差所造成的負面影響維持在1/10000以內，進而實現對于計數方法誤差的消除。但該方法的應用通常只適用于那些大體積管，與此同時，還需要有足夠的而空間供體積管的放置。筆者在本身中所研究的是活塞式體積管，標準容積在120L以下，所以應舍棄這種解決方式。筆者在本系統主要使用了脈沖插入技術，在硬件上則選用了由國家原有大流量計量站所開發的雙時脈沖技術卡，這使得流量儀表檢定的精確度得到了有效提升。

2.2.2 采用在線密度計

當面對的是那些實流檢定準確度等級處在-0.2～+0.2之間的質量流量計時，檢定介質的組分以及含水都處在不斷變化的狀態下，這說明介質的密度也正不斷出現變化，這使得取樣測量介質密度的方法難以同精度的相關要求完全符合。在質量流量計的檢定上，應用活塞式體積管的實際效果受到測量介質密度的影響，所以為了能夠對介質的密度進行實時在線和準確的測量，并確保檢定過程通過密度測量之間的一致性，筆者在該檢定系統中采用了在線密度計，與此同時，還按照相應的檢定規程，利用玻璃浮計進行在線檢定，保障數值能夠同相關工作要求相適應。成功完成對在線密度計的調試工作，能夠對被檢介質的密度值展開實時的在線監測，再經過換算使得標準體積管的體積量換算成質量，將其直接同質量流量計的質量讀數進行對比。萬分之二的在線密度計在檢定后的準確率能夠維持在-0.017～0.017，要小于被檢儀表準確度的1/10。能夠同0.2級質量流量計檢定的相關需要相適應。

2.2.3 零點穩定度修正

針對以往的流量計，通常情況下，會根據誤差以及重復性將其劃分成0.2、0.5等不同的準確度等級。在精度描述方面，科式流量計所采用的帶零點穩定度的流量百分比準確度，在相關規程中沒有涉及準確度等級方面的劃分，所以，在對科氏力質量流量計準確度進行評定的時候相較傳統流量計來說欠缺直觀性。相關規定表明，科氏力質量流量計的誤差應當在按下式計算的誤差限Eoi以下，重復性誤差需要在基本誤差線的1/2以內。

各廠家的質量流量計基本誤差限Eo不存在較大差別，絕大部分都維持在0.1～0.2，但在零點穩定度方面則存在較大差別。油品計量的準確度主要指的是指示值準確度，在應用質量流量計展開油品計量工作的過程中，需要對當時流量下流量計的誤差限展開詳細計算。在實際進行檢定的過程中，應綜合考慮零點穩定度對于流量計準確度所造成的影響。可按照下列公式進行軟件中誤差限的計算。

2.3 應用效果

該套裝置中的活塞式體積管在實際應用的過程相較標準流量計在準確度方面有3倍的提升，尤其是對比分析玻璃浮計測量密度以及在線密度計后，準確度提升了2.5倍左右，極大地實現了對基本誤差以及重復性數據的優化調整，這也代表著該裝置的靈活應用能夠滿足相關質量流量計檢定的實際需求，并切實提高現場計量數據的可靠性以及準確性。

3 結語

綜上所述，活塞式體積管的應用能夠有效提升質量流量計檢定效果，可以高效解決當前普遍存在的高準確度質量流量計的檢定問題。基于此，務必要優化應用活塞式體積管，科學運用相關技術，以保障流量計量數據的可靠性。