流量标准装置自动检定系统可靠性分析及解决措施*

李晋，刘景峰，，佟仕忠，张忠洋，宋君祥

（1.辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113008；2.中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司辽宁抚顺113008；3.中国石油天然气股份有限公司东北化工销售公司，辽宁抚顺113008）

流量标准装置自动检定系统可靠性分析及解决措施*

李晋1，刘景峰1，2，佟仕忠1，张忠洋2，宋君祥3

（1.辽宁石油化工大学，辽宁抚顺113008；2.中国石油天然气股份有限公司抚顺石化分公司辽宁抚顺113008；3.中国石油天然气股份有限公司东北化工销售公司，辽宁抚顺113008）

对流量标准装置自动检定系统的检定结果计算过程进行了分析，发现流量标准装置自动检定系统在算量过程中，数学模型的选取、参数信号的采集、对名词、术语概念的理解有偏差，采样方式不合理，规程中公式差异均能对检定结果造成影响，从而使检定结果出现错误，误导送检单位使用。根据这些问题提出了相应的解决方案，达到了提高检定结果准确性、可靠性的目的。

标准装置；解决措施；自动检定系统

目前，随着企业应对市场竞争，不断对自身产品质量提出更高要求和避免贸易计量的损失，加大了对计量器具的检定准确度要求，检定机构为了适应企业的检定要求，对流量标准装置进行自动化改造。但不是对标准流量装置进行完自动化改造就完事大吉，没有经过严格科学确认的流量标准装置自动检定系统存在诸多问题，甚至影响了计量器具检定结果的准确性。下面是流量标准装置自动检定系统出现的问题及解决措施。

1 出现的问题及解决措施

1.1 数学模型不正确导致计算结果错误

1.1.1 问题的提出

某标准表法气体流量标准装置，流量的调节和数据的采集由计算机完成，并自动生成记录，记录中有瞬时流量，标准流量计的仪表系数，标准流量计处和被检流量计处的温度、压力，汇管处的温度、压力信号，检定时间，检定时间内标准流量计和被检流量计发出的脉冲数等原始参数，以及根据这些原始参数计算出的被检流量计的仪表系数。在对该装置进行检定时，检定人员根据原始参数对被检流量计的仪表系数进行了手工计算，与装置自动计算出的结果不一致。

1.1.2 出现问题的原因

气体流量的计量比较复杂，温度、压力对测量结果的影响很大，正确的数学模型是对各参数进行计算的基础，所以说，数学模型的建立非常重要。要建立数学模型，必须具备一定的专业基础知识。用不同原理的流量标准装置检定不同原理的流量计，数学模型是不一样的。以标准表法气体流量标准装置为例，在多台标准流量计并联使用中，建立数学模型时，错误的采集汇管处的温度、压力信号用作标准表、被校表处的温度、压力信号使用，造成误差。

1.1.3 解决措施

在设计和建造流量标准装置时，生产厂家应根据管道和流量计的实际情况，应合理地配置压力（差压）变送器和温度传感器，尤其是在多台标准流量计并联使用时，每台流量计处都应安装压力（差压）变送器和温度传感器，不能只在汇管上安装一个压力（差压）变送器和一个温度传感器，将此处的温度和压力值作为各标准流量计处的温度和压力值进行计算；也不能取各标准流量计处的温度平均值和压力平均值进行计算。一定要根据实际情况，建立正确的数学模型，分清标准流量计处的参数和被检流量计处的参数。

1.2 参数信号传输地址不正确导致结果错误

1.2.1 问题的提出

某计算机控制的流量标准装置，工作时计算机显示器上可显示出瞬时流量、温度、压力等参数。在使用过程中发现，原始记录上被检流量计处的压力值与显示器显示的被检流量计的压力值差别较大。断开该压力变送器与系统的连线，计算机显示器上显示该压力变送器的状态为“未连接”，此时对被检流量计进行检定，原始记录中仍出现了压力测量值，由于这个压力值的误差，导致检定结果错误。

1.2.2 出现问题的原因

经过逐条线路测试排查，原来是在采集信号时，错将温度变送器的信号值送到被检流量计处压力值的位置，由于系统只识别4～20 mA电流信号，将温度变送器的电流信号转化为压力值参与计算，导致计算结果错误。

1.2.3 解决措施

在设计、安装、调试流量标准装置自动检定系统时，应该对电路、信号逐个检测，保证正确地采集核传输信号，必要时应配备指示类的压力、温度仪表、流量等仪表，以便对变送器信号进行核验。

1.3 对名词、术语概念理解不正确导致结果错误

1.3.1 问题的提出

用标准表法自动检测装置对容积式流量计（0.2级）进行检定，用原始数据人工计算得到的结果与系统自动计算出的结果之间的差别超过0.1%。

1.3.2 出现问题的原因

在设计自动检测装置时，设计者将“仪表系数”和“流量计系数”概念混淆，误将标准表的“流量计系数”当作“仪表系数”使用，导致结果错误。

1.3.3 解决措施

流量标准装置自动检定系统的设计和实施，离不开专业技术人员和计算机编程人员的合作。目前我国的流量标准装置生产厂家，有的自己有计算机编程人员，有的则将软件分包给他人（如软件公司）去做，如果编程人员不具备相应的专业知识，不了解检定过程，对计量名词术语概念混淆，仅靠检定规程去做软件，难免会出现一些问题。所以，要求计算机编程人员必须了解检定的全过程，最后在算法上必须与专业人员或专家进行确认，确保计算准确。

1.4 采样方式不合理导致结果错误

1.4.1 问题的提出

某流量标准检定装置在检定计量仪表时，采集被校仪表的脉冲信号经转换得出累计值，这个累积值与被校仪表表头的累计值有很大差别，而且都显示比表头累计值小1/3左右。

1.4.2 出现问题的原因

经过用示波器接入线路测试，波形为正常方波。经过进一步分析，发现系统设置的自动采样周期与仪表脉冲宽度不匹配，使一部分脉冲没有采集到，导致计算结果错误。

1.4.3 解决措施

在设计流量标准装置自动检定系统时，必须对采集信号的参数（脉冲宽度、门槛电压等）进行认真的分析研究，然后确定正确的采集方式，保证计算结果准确。在解决上面的问题中，就是通过合理缩短采样时间实现的。

1.5 规程中公式差异导致结果错误

使用同一规程中不同的计算公式，所得结果不同。如，依据JJG897-1995《质量流量计检定规程》，用质量法水流量标准装置对质量流量计进行检定，规程中给出了2个计算公式（1）和（2）[1]：

式中：Ms——检定用介质的实际质量，kg；

MI——检定时秤的指示值，kg；

ρe——检定用介质的密度，kg/m3；

ρa——大气密度，kg/m3；

ρm——砝码密度，kg/m3。

若检定时用砝码，应按公式（1）计算；若检定时不用砝码，则按公式（2）计算。

有两套完全相同的质量法水流量标准装置，由于编程人员采用了不同的计算公式，人为引入了0.015%的偏差，这对于不确定度优于0.05%的装置来说是不能接受的。

1.6 由于厂家对用户进行限制导致系统不能正常

使用

某计算机控制的流量标准装置，使用一年来，一直很正常，某日突然无法启动。原因是编程人员在软件中设置了限制使用时间。

笔者人为知识产权应该得到保护，但应通过正常渠道，而不是对用户进行限制。尤其是在交付使用之后，如果原来开发系统的厂家因为人员流动等原因造成系统无法解除限制，不能正常使用，将给使用单位带来巨大的损失。

2 解决措施

2.1 制订测评规范

现在，绝大部分流量标准装置和测量设备都是由计算机控制的，如各种液体流量标准装置（质量法、容积法、标准表法），气体流量标准装置（标准流量计、音速喷嘴、钟罩）以及体积管等，无论是新建的还是改造的，都是由使用方提出要求，生产厂家拿出设计方案，经过论证后便开始施工。在验收时，对软件的正确性、完整性和可靠性的评价没有一个可依据的标准（规范），这会给今后开展工作带来许多问题，如果软件是由生产厂分包他人完成的，麻烦会更多。

虽然在开发软件的过程中，编程人员会不自觉地使用一些测试方法对软件进行测试，这是属于伴随着开发的进度自发进行的。软件是由人开发的，人的工作不可能完美无缺，错误会不可避免地存在于软件之中。为了避免因软件错误而造成日后无法挽回的损失，软件投入使用前的测试，是软件开发的重要内容，是传统计量测试技术的延伸与拓展。软件测试技术的基础，是传统计量测试技术与计算机技术的交叉与融合。因此，需要有一个专业的软件测评规范。

2.2 增加对软件的要求及检定方法

计量检定规程的制订（修订）应跟上计量器具发展的速度以及对计量器具使用的需要。比如，现在许多钟罩上都安装了编码器，根据这种情况，修订后的JJG 165-2005《钟罩式气体流量标准装置》增加了“编码器系数的检定”，使得钟罩在制造和使用时，对该项指标有了评定的依据[2]。

作为流量标准装置的一部分，与其配套的计算机（或称为流量计算机）的准确度直接影响测量结果，这部分因素是不能忽略的。因此，建议在计量检定规程中，增加相应的要求及检定方法。

2.3 对自动检定系统进行正确的理解和设置

自动检测系统的操作看似简单，实际上，对操作人员的技术要求是很高的。使用者（单位或使用人）应了解软件流程，掌握数学模型，知道记录中各项数据的关系，能够根据实际情况，正确地输入各项参数。软件中应设置不同级别的密码（比如查看设置和修改参数），使具有不同权限的人能进入到程序的不同层次。在装置的使用过程中，标准器的参数不能随意改变；当装置重新检定后，应能将检定后的数据正确的置入到程序中去。

2.4 对自动检定系统进行手工验证

检定人员在对由计算机控制的流量标准装置进行检定时，应对自动得到的数据进行核验，如发现问题，及时与相关人员沟通。

3 结束语

通过对流量标准装置自动检定系统的可靠性进行分析，实现流量标准装置的自动化对提高检定结果的准确性、可靠性及检定效率有着非常大的帮助，但如果系统没有经过严格的验证，还是为检定工作留下很大因患。国家尽快推出检定装置自动检定系统确认规范是从根本上解决这一问题的关键。

[1]JJG 165-2005，钟罩式气体流量标准装置[S].

[2]JJG 897-1995，质量流量计[S].

Reliability Analysis for Automatic Test System of Flow Standard Devices and Solving Measures

LI Jin1，LIU Jing-feng1，2，TONG Shi-zhong1，ZHANG Zhong-yang2，SONG Jun-xiang3

（1.Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China；2.Fushun Petrochemical Company，Liaoning Fushun 113008，China；3.Petrochina Northeast Chemicals Marketing Company，Liaoning Shenyang 110013，China）

The calculation process of test results of the automatic test system of standard flow equipment was analyzed，and it was found that during the above calculation process，many factors can affect the test results，such as selection of mathematical models，collection of parameter signals，unreasonable sampling methods and so on.Aiming at above problems，corresponding solutions were put forward in order to improve the accuracy and reliability of test results.

Standard device；Solving measures；Automatic test system

TP 273

A

1671-0460（2010）02-0206-03

2010-03-29

李晋（1975-），女，高级工程师，工学硕士，2008年毕业于辽宁石油化工大学化工过程机械专业，现从事石油化工设备、油气管道输送技术等方面研究工作。电话：0413-6865042，E-mail:lijinfy@lnpu.edu.cn。