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流量计现场检定方法及自动检定系统

时间:2017/07/04来源:未知

先容设计及构建的流量计现场检定方法及检定系统,在线检测被检定流量计内液体温度以及标准金 属量器内的液体温度、液体密度、液体体积和几何中心处压力;计算标准金属量器内液体经过温度修正后的液体体 积;检测在检测过程中挥发的油气体积及质量;计算实际液体质量或体积与被检定流量计现场示值的相对误差。 检定系统包括控制器、数据采集单元、标准金属量器、高精度质量流量计、磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度 传感器、压力传感器、溢流报警器和打印机。在标准金属量器的计量颈内安装高精度磁致伸缩液位传感器,用于测 量计量颈处的液位高度,得出一定容积值,通过在线温度传感器的测量与修正,引人在线密度检测,检测精度和测 量效率高。

0.引言

液体容积式流量计现场检定常用的方法是容 积法(容器为开放式结构);质量流量计现场检定常 用的方法是容积法与密度计配套,用容积法计量通 过流量计的标准器处体积值,并使用标准密度计测 得介质密度值,然后按照公式计算标准器测得的质量,这是一种间接测量方法。

现有流量计现场检定方法中,首先测量容器内 液体体积再将水银温度计放人温度计保温盒等 待热平衡,过半分钟之后再测量容器内液体温度I 此时因为环境温度与液体温度的不一致,液体温度 h可能是缓慢变化的,因而引起液体体积f的改变,造成容器内液体实际体积的测量不准确(先放人 保温盒测量液体温度ts,会造成液体体积F变化)。 液体取样后,使用玻璃温度计测量样品温度,玻璃 密度计测量样品密度,测量先后不同产生的温度变 化,也会弓丨起液体密度的轻微改变,造成样品的样 品密度测量不准确。

在现有测量方法中,密度是通过一系列测量与 两次查询(《石油计量表GB/T 1885—1998专用》) 得到的,测量步骤繁琐,引人的不确定度来源多。 由于石油产品具有较强的挥发性,在石油产品注入 和流出标准金属量器的过程中均存在油气挥发外 溢,损耗率在不同环境下可达0.05% -0. 10% (参见GB 11085—89《散装液体石油产品损耗》),影响 测量结果的准确度,现有测量方法没有考虑此因素 的影响。

1.检定系统的设计原理

本流量计现场检定系统的结构框图如图1所示。

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本检定系统包括控制器、数据采集单元、标准 金属量器、高精度质量流量计、磁致伸缩液位传感 器、温度传感器、密度传感器、压力传感器、溢流报 警器和打印机,其中:

1)高精度质量流量计安装于标准金属量器的 出口处,用于测量标准金属量器挥发的油气质量;

2)磁致伸缩液位传感器安装于标准金属量 器的计量颈处,用于测量标准金属量器内液体 体积;

3)温度传感器包括2个以上热电偶温度计,用 于测量被检定流量计内液体温度和标准金属量器 内的液体温度;

4)密度传感器安装于标准金属量器上,用于测 量标准金属量器内的液体密度;

5)压力传感器安装于标准金属量器内部几何 中心处,用于测量标准金属量器内部压力;

6)溢流报警器安装于标准金属量器上,溢流报 警器与控制器电性连接;

7)数据采集单元用于采集磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度传感器、压力传感器、溢流报 警器和高精度质量流量计的信号并传输至控制器, 包括数据采集模块、串口卡和分布式I/O模块,数据 采集模块和分布式I/O模块均通过串口卡与控制器 信息交互,磁致伸缩液位传感器、温度传感器、密度 传感器、压力传感器、溢流报警器和高精度质量流 量计均连接至数据采集模块;

8)控制器接收数据采集单元采集的数据并对 标准金属量器内的检测液体体积进行计算和修正, 计算标准金属量器的实际液体体积R或实际液体 质量以及被检定流量计的相对误差E 。

9)打印机与控制器电性连接,现场打印检定原 始记录、检定证书和检定标签。

所述标准金属量器的不确定度不大于0. 025% (k:2),高精度质量流量计的精度等级不大于0. 1, 磁致伸缩液位传感器的分辨率<0. 1mm、非线性度 每0. 05% FS,密度传感器的精度等级不大于0. 05。

所述热电偶温度计的分度值为0. l^C、测量范 围为-10~50℃。

1.1质量流量计的检定方法

质量流量计现场检定方法,适用于质量流量 计,包括如下步骤:

1)在线检测被检定质量流量计内液体温度tm 以及标准金属量器内的液体温度L液体密度P和 液体体积V

2)计算标准金属量器内液体经过温度修正后的修正体积V,:

 流量计现场检定方法及自动检定系统

流量计现场检定方法及自动检定系统

流量计现场检定方法及自动检定系统

 

由表2可知,本实施例提供的流量计现场检定 方法,测量不确定度小,计算结果与被测量的真值 接近,使用价值高。

2.检定系统的技术方案分析

由上述技术方案可知,本系统提供的流量计现 场检定方法中,采用在线测量的方式实时获取流量 计内液体温度和标准金属量器内的液体温度,对原 来配置的标准金属量器进行改造,在标准金属量器 的计量颈内安装高精度磁致伸缩液位传感器,用于 测量计量颈处的液位高度(代替游标卡尺的功能), 同时测量标准金属量器液体体积V与液体温度t” 避免了体积温度测量不同步引起的误差(温度测量 偏差1尤,会产生体积误差0.005% ,产生密度的误 差0. 1%),因此可计算得到准确的经过温度修正后 的修正体积R,不受到温度变化的影响,将显著提 高整体测量精度。在标准金属量器内部几何中心 处安装压力传感器,可测量标准金属量器内部压 力。本方法直接测量标准金属量器中液体密度P, 不再通过测量样品视密度来查询与液体温度ts 来间接计算液体密度p,避免了《石油计量表GB/T 1885-1998专用》的系统误差(《石油计量表GB/T 1885—1998专用》本身是根据大量的实验总结产 生,由于石油是一种天然矿产,成分非常复杂,各批 次油品成分各不相同,使用该标准仍然会存在一定 的系统误差),同时也避免了因液体体积V与液体 温度^测量不同步引起的查询体液体积修正系数 VCF(通过查询《石油计量表GB/T 1885—1998专 用》得到,输人量为与液体温度《,)的误差。由 于石油产品具有较强的挥发性,在石油产品注入和 流出标准金属量器的过程中均存在油气挥发外溢, 损耗率在不同环境下可达0.05% ~0.10% (参见 GB 11085—89《散装液体石油产品损耗》)。有鉴于 此,本方法引人挥发的油气质量,采用标准金属量 器出口处的高精度质量流量计计量挥发油气的质 量,因此检定精度更高,精度等级可达0.2级及以 下,适用于常用流速0 ~150m3/S的大尺寸工业用流 量计,测量介质可为水、汽油、柴油。

为提高系统测量准确性,设置防溢流报警器, 溢流报警器安装于标准金属量器上并且与控制器 电性连接,如果标准金属量器内装人液体达到测量范围临界线,防溢流报警器将发出信号,控制器关 闭用于液体装载的油泵,保证装载过程中标准金属 量器内介质液位始终控制在计量颈范围内,能够测 量出容积。控制器将采集到的数据进行计算,自动 计算出误差、重复性,得出检定结果,控制器直接连接打印机,能现场打印检定原始记录、检定证书、检 定标签,检定数据直接存储于控制器中。

上述器件中,标准金属量器的不确定度不大于 0.025% (k =2),高精度质量流量计的精度等级不大于 0.1,磁致伸缩液位传感器的分辨力≤0.1mm、非线性度 名0.05% FS,密度传感器的精度等级不大于0.05,温度传感器为分度值0.代、测量范围-10 -50^的热电偶 温度计,计量标准(检定系统)的扩展不确定度一般应比被检计量器具的准确度高3到10倍,该检定系统的 检定对象(被检流量计)的精度等级不高于0.2级,选 用如上计量标准器组成的计量标准的扩展不确定度在 0.05%以内,确保测量结果的有效性。

3.结束语

本系统对现有标准金属量器进行改进,计量颈 内安装高精度磁致伸缩液位传感器,通过多个热电 偶在线检测介质温度,并且增加密度传感器直接检 测介质密度,采用标准金属量器出口处的高精度质 量流量计计量挥发油气的质量,消除了传统人工目 测所带来的人为误差,使整个操作从原来的人工操 作转变成全自动数据采集和计算,不仅减轻了劳动 强度、缩短了测量时间,还简化了测量过程,优化了 计算方法,减少了系统误差,提高了检测精度和测 量效率。

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