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便携式油流量计校准装置的设计与应用

发布时间:2019-04-10 19:31:02 浏览:

文章介绍了一种便携式油流量计校准装置, 本装置在特定情况下可以作为标准来校准现场的各类油流量计 (容积式流量计、涡轮流量计、质量流量计以及其它类型流量计) 。通过配备高精度质量流量计和自动控制系统, 在不同环境下, 通过与被检表的串联, 实现在线自动校准、测量及数据处理, 从而达到校准溯源的目的。其设计结构简单合理、自动化程度高以及体积小巧便于携带, 具有一定的推广价值。

作为用于流体测量及控制的仪器, 流量计广泛用于石化、制药、环保等多个领域生产中。笔者所在地区, 滨江临海, 仓储库区众多, 库区发货平台用流量计及加油船用的流量计有相当的量, 交接双方对数量的准确性要求很高, 采用的流量计一般都优于0.5级。因此这些流量计标定的要求是又快又准。而一般流量计的标定, 需要客户将被检表从生产一线拆卸后送到实验室标定, 主要采用是容积法、标准表法和衡重法。标定主要介质是清洁水, 部分不能用水标定的流量计还需要送到油流量标准装置上进行标定, 但国内用油作为标定介质的实验室很少, 企业往往需要花费很长的时间和精力来送检流量计, 不仅影响了工作更影响了效益。为了解决这些油流量计溯源难的问题, 给地方企业提供计量技术支持, 我们设计出一套便携式油流量计校准装置, 通过现场与被检表串联, 实现在线自动测量及数据处理, 从而达到为企业流量计提供校准溯源的目的[1,2]

1 便携式校准装置基本构成

1.1 便携式校准装置的组成

便携式油流量计校准装置 (下面简称校准装置) 主要由质量流量计、温度变送器、压力变送器、工艺管路、专用复合软管、快装组件、防爆安装柜及计算机检测系统等组成。基本构成如图1所示:其中选用一台艾默生DN50高精度 (0.1%) 质量流量计作为主标准器, 加装一台防爆型温度变送器和一台防爆型压力变送器用于温度和压力的数据采集, 通过装置系统上位机 (笔记本电脑) 及下位机 (PLC) 为核心完成系统任务, 实现工艺过程标准流量计、被检装置 (或被检流量计) 、温度、压力等测量数据的自动采集和计算处理, 从而完成计量检测的计算, 检定结果的显示、存储和查询等功能;同时可以实现工艺流程的流动状态和测量数据的实时显示, 便于控制流量范围, 选择合适的流量点。

 

1 便携式油流量计校准装置基本构成图  

1.2 便携式校准装置工作原理及流程

工作时, 通过人工操作通过连接软管将校准装置与被检流量计 (或被检系统) 连接形成在线管路上, 在相同的时间内, 液体介质连续经过被检流量计 (或被检系统) 及校准装置, 以校准装置作为标准与被检流量计 (或被检系统) 串联起来进行计量数据的对比, 采用计算机检测系统测量采集相关数据, 最后计算出被检流量计 (或被检系统) 的准确度和重复性, 实现流量计的在线校准的目的, 工作流程如图2所示。

 

2 便携式油流量计校准装置工作流程图  

具体流程:液体介质经被检流量计 (或被检系统) →在线管路软管校准装置软管在线管路, 形成循环回路, 便于数据采集。

2 便携式校准装置的应用

为了验证校准装置在线校准结果的可行性与准确性, 笔者选择了加油船上3条发货管线中3台液体容积式流量计作为研究对象, 在现场及实验室2个不同检测条件下对试验对象进行校准。

2.1 现场校准

将校准装置的进口端与发货管线的出口端用法兰形式连接, 再将校准装置出口端接到管线回路中。在确认管线与校准装置连接紧密无误后启动发货系统运行, 介质经过被校流量计流入校准装置管线后回流至发货管线中, 在被检流量计正常使用流量下循环运行一段时间, 触发检测开关控制频率计数器采集与关闭, 自动记录介质流经校准装置时被检流量计发出的脉冲数, 根据被校流量计发出的脉冲数以及脉冲系数, 换算出被校流量计检测段内的累积流量。计算二者示值之差, 得出示值误差。

2.2 在线校准数据

现场环境条件下, 0号柴油为介质为对每台流量计在不同工作流量状态下分别进行6组试验, 每组进行3次重复测量, 测量结果如表1所示。环境条件为温度15.0℃, 湿度52%

1 在线校准1#3#流量计校准数据    

 

2.3 实验室校准数据

为了验证在线校准的结果, 3台被校流量仪表拆卸下来, 送到流量实验室利用体积管标准装置进行检测, 检测介质:清洁水。实验室环境温度18℃, 湿度50%, 根据《液体容积式流量计检定规程》JJG 667—2010规定, 将流量计连接到标准装置中, 介质为清洁水, 校准结果如表2所示。

2 1#流量计校准数据     

 

3 2#流量计校准数据     

 

4 3#流量计校准数据     

 

2.4 在线校准与实验室校准结果的比较

在线校准时, 我们根据企业日常使用流量进行校准;在实验室校准中, 按照《液体容积式流量计检定规》JJG 667—2010规定的流量点进行校准, 选择相近流量点比较3台流量计在线校准与实验室校准的结果如表5和图3所示。

5 1#3#流量计现场与实验室校准数据比较     下载原表

 

 

3 在线与实验室校准平均误差示意图  

通过图3比较发现3台流量计在线校准的平均误差略高于实验室校准的误差。我们分析平均误差略高的原因是由于安装时产生的应力对流量计的准确度有一定影响, 同时, 管道中流速分布畸变、直管段不足、流体参数与实验室参比对象不同等原因产生了附加误差, 但平均误差的总体趋势与实验室校准的数据吻合。而且在线校准的误差是对被校流量计实际工况下计量性能真实反映, 为保证流量仪表工作状态下的计量准确性, 可以根据在线校准结果在线调试流量计的相关参数进一步降低流量计的示值误差, 可以说校准结果更能帮助企业提高流量计的准确性, 更好地把握流量计工作状态。

通过对两次校准流量计的重复性误差比较发现, 3台流量计实验室校准与在线校准多次测量的重复性误差相近 (在线只在流量计常用流量点下校准, 而实验室按照规程在五个不同流量点下校准) , 说明在线校准的重复性误差与实验室校准没有多大的区别, 在一定条件下两种校准方法可以互补。

3 结束语

综上所述, 通过对便携式油流量计校准装置的实际应用, 相关参数达到预期的设计目标, 其便携性和移动性也符合设计要求, 通过各种转接口, 实现不同口径油流量计的现场校准目的。这套装置也存在测量范围、自重偏大等不足之处, 还有进一步改进的空间。同时, 这套装置投入费用不高, 适合地市级计量机构的发展需求, 现场与实验室的数据分析也为国内研究油流量计现场校准方法提供新的方向。