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當前，科技的發(fā)展要求國防計量技術(shù)機構要不斷提高工作效率，為其提供及時(shí)、準確、可靠的計量服務(wù)。對于流量計量來(lái)說(shuō)，各種流量標準裝置是實(shí)施計量服務(wù)的主要手段，其自身的功能、精度與*程度就顯得至關(guān)重要。

    我站在現有流量標準裝置的改造方面做了大量的工作，從中也積累了一些經(jīng)驗和方法。下面本文就以本站的燃油流量標準裝置為例論述實(shí)現流量標準裝置微機自動(dòng)控制校準等多方面技術(shù)改造的過(guò)程及方法，使其提高工作效率，從而更好地滿(mǎn)足當前國防科技工業(yè)在燃油流量計校準方面的需求。

    1 裝置的結構及工作原理

    1.1 裝置的結構

    裝置主要由泵（3臺）、貯油箱、標準秤（兩套）、稱(chēng)量容器（兩套）、工作砝碼、試驗管路等部分組成，共分為大流量、小流量?jì)商追Q(chēng)量系統（以下簡(jiǎn)稱(chēng)大系統、小系統），見(jiàn)圖1。

圖1 燃油流量標準裝置結構示意圖

    1.2 工作原理

    開(kāi)啟泵11（或12、13），將流量調節閥8調至合適的流量，燃油通過(guò)整流器16及被檢流量計10、標準流量計9進(jìn)入稱(chēng)量容器4，又通過(guò)底閥5流入貯油箱6，形成循環(huán)。試驗開(kāi)始時(shí)打開(kāi)控制電磁閥7，關(guān)閉底閥5，當稱(chēng)量容器4中增加的液體達到預定質(zhì)量m1（皮重）時(shí)，秤桿抬起，由傳感器感受的信號啟動(dòng)流量積算儀同步記下時(shí)間和流量計脈沖數，當稱(chēng)量容器4內的液位達到第二次預設質(zhì)量m2時(shí)，秤桿又抬起，光電信號傳感器1的信號使積算儀的計時(shí)、計數停止，記下時(shí)間、脈沖。根據收集到的質(zhì)量（m2-m1），測量時(shí)間間隔，通過(guò)換算即可計算出容積流量

    式中：q_v為體積流量，m/s；m為標準砝碼質(zhì)量，kg；k為秤臂比值，無(wú)量綱，檢定時(shí)給出；ρ_w為標準砝碼密度，kg/m³；ρ₀為空氣密度，kg/m³；ρ₁為油液密度，kg/m³；t為測量時(shí)間，s。

    打開(kāi)底閥5，放空稱(chēng)量容器4內的燃油，重復以上步驟完成一臺流量計的校準。

    1.3 裝置改造前的工作狀況

    該標準裝置是我站上世紀80年代初從美國COX公司引進(jìn)的COX311-AHT型燃油流量標準裝置，其性能指標與當時(shí)美國國家標準局（NBS）的標準基本相同，具有很強的比對功能。自安裝之后，就一直擔負著(zhù)國防系統多家科研院所和企業(yè)的各種燃油流量計的校準任務(wù)。

    由于受當時(shí)技術(shù)水平的限制，該裝置的校準及數據處理過(guò)程基本人工化，工作效率不高，其中對參與運算的流體狀態(tài)參數（溫度、脈沖、時(shí)間、密度等）都為人工讀取。另外因試驗工作繁重，裝置長(cháng)期處于工作狀態(tài)，致使裝置系統內多種機械、電子元件都受到一定程度的損害甚至不能正常使用。

    另外從我們多年來(lái)工作中了解到的情況來(lái)看，燃油流量計的實(shí)際使用環(huán)境千差萬(wàn)別，大概80%的流量計工作溫度不是常溫或室溫，所以由于校準狀態(tài)和工作狀態(tài)的不同，也會(huì )帶來(lái)一定的使用誤差。

    2 實(shí)施裝置改造的具體措施和方法

    （1）裝置的溫控系統

    為實(shí)現校準介質(zhì)可變溫的目的，我們做了以下工作：加工了冷、熱水箱各一個(gè)，每個(gè)水箱容積為1.1m³，其中熱水箱為電和蒸汽加熱組合方式，另配2臺管道泵，泵的流量為6～10m³/h，揚程30m，以水和油的熱交換來(lái)改變油溫，達到變溫的目的?？勺儨胤秶鸀閺某氐?0℃，使該裝置具備了能zui大限度地復現被檢流量計實(shí)際工作狀態(tài)的能力。從而減少了因校準狀態(tài)與工作狀態(tài)不同所造成的誤差，確保校準工作的科學(xué)性和嚴謹性。

    （2）裝置試驗管路更新和標準表法校準裝置的添加

    為了提高校準工作效率并減少標準秤的使用次數、延長(cháng)其使用壽命，我們將裝置的試驗管路預留了標準表接口，配備了一組標準表（標準表為渦輪流量計，型號口徑為Ф15，Ф25，Ф40，Ф50，Ф80，Ф100各一臺）。這樣裝置可實(shí)現三種校準方式：*，被校流量計使用精度高時(shí)使用稱(chēng)量法；第二，被校流量計使用精度不高時(shí)采用標準表法校準；第三，當被校流量計數量較多時(shí)，可同時(shí)在試驗管道上串聯(lián)安裝兩臺同型號的流量計并一次檢出。由此看出，裝置試驗管路的改造，使其又多了一種標準表校準的方法，給流量計的校準工作所帶來(lái)的效率也是顯而易見(jiàn)的。

    （3）裝置內控制設備及電氣控制元件的改造

    由于該裝置制造年代久且多年使用過(guò)頻，其控制系統部分電、氣控元件老化、損壞，可操作性差。例 如大小泵的轉換控制、稱(chēng)量容器底閥的開(kāi)啟、關(guān)閉等均為人工操作。所以針對裝置在控制系統方面存在的問(wèn)題，我們做以下改造：

    ①安裝3臺電控氣閥，分別控制大、小泵的轉換和大、小系統稱(chēng)量容器底閥的開(kāi)啟和閉合；

    ②將大小系統試驗管路上安裝兩臺電動(dòng)/手動(dòng)自動(dòng)球閥及兩套氣動(dòng)伸縮夾具，zui大程度地方便了對不同型號流量計的裝卸，尤其是特殊尺寸流量計的裝卸，提高了這方面的工作效率；

    ③大、小系統試驗管路上分別安裝兩套溫度、壓力傳感器，并由計算機實(shí)現對狀態(tài)參數的自動(dòng)采集；

    ④配備一臺多路轉換開(kāi)關(guān)及一臺流量積算儀，同時(shí)更換與其相匹配的信號發(fā)生器兩個(gè)，完成了對裝置控制系統的改造，使其具備了微機自動(dòng)控制校準的功能。

    （4）裝置微機自動(dòng)控制校準軟件系統程序的配置

    該軟件以C++為開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行編程，使軟件系統具備檢定參數設定、校準秤和油泵選擇到流量計檢定過(guò)程、數據處理、校準結果的輸出和存儲功能。其軟件具體程序流程如圖2所示。

S：檢定參數設定；R：檢定結果及數據查詢(xún)；L：檢定曲線(xiàn)；G：工藝流程圖；
M：人工數據輸入；T：變送器參數設定；P：證書(shū)打印

圖2 校準軟件程序流程圖

    3 總結

    改造后的燃油流量標準裝置，從校準功能到自動(dòng)操作程度上都優(yōu)于改造前，具體體現在以下方面：

    （1）增添標準表法流量校準功能，成倍地提高了校準流量計的工作效率，尤其是在成批量校檢流量計時(shí)更為顯著(zhù)；

    （2）對參與運算的流體狀態(tài)參數實(shí)施在線(xiàn)自動(dòng)采集由微機數據處理系統實(shí)現多參數補償，消除了因人工讀取狀態(tài)參數所帶來(lái)的人為誤差；

    （3）裝置大系統試驗管路經(jīng)改造后（將原來(lái)的80mm口徑管路改換為100mm口徑的管路）使其zui大流量由原來(lái)的90m³/h提高到現在的104m³/h；

    （4）微機自動(dòng)控制校準系統的配置，使裝置基本具備了自動(dòng)校準流量計的功能?，F除裝卸流量?jì)x表和使用流量調節閥調流量為人工操作外，其他操作均已實(shí)現微機自動(dòng)化。從而達到裝置改造的zui終目的。

    4 結束語(yǔ)

    流量標準裝置的研究和應用是流量計量和測試技術(shù)發(fā)展的重要基礎，現今將微機、傳感器等高科技技術(shù)應用在多種流量標準裝置上，實(shí)現多功能、多參數補償為一體的自動(dòng)化校準已成為現實(shí)。我們相信，隨著(zhù)今后科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，在廣大流量計量科研人員的共同努力下，流量計量測試技術(shù)將會(huì )提高到一個(gè)更高的水平。