差压液位计检定装置的研究与实践

刘敦利 蔡 勤 刘 明

新疆计量测试研究院 流量计量第一测试研究所 （新疆 乌鲁木齐 830011）

差压液位计检定装置的研究与实践

刘敦利 蔡 勤 刘 明

新疆计量测试研究院 流量计量第一测试研究所 （新疆 乌鲁木齐 830011）

差压液位计的检校验工作一直发展缓慢，没有形成一套值得推广的方法和装置。研究并建造了一套差压液位计检定装置，该装置造价低廉、结构简单、安装快捷、操作简单，且准确度高、实用性强，在差压液位计检校验工作中具有较高的推广价值。

差压液位计 检校验工作 检定装置 压力校验仪

差压液位计的工作原理是通过检测液面上下两点之间的压力差来实现液位的测量。在现代工业生产、运输和存储等环节，差压液位计起着重要的作用。近年来，随着工业的发展，差压液位计的种类、数量也日益增长。

相对应于差压液位计的广泛应用，其检校验工作却比较滞后。有的单位提出建造水塔式检定装置[1,2]，但从空间角度考虑，这种装置需要足够的高度和占地面积，造价大；从操作过程考虑，这种装置液位高度变化缓慢，操作复杂，检定时间长。基于以上缺陷，这种装置没有得到有效的推广。

1 检定装置的原理

JJG 971-2002《液位计检定规程》[3]中压力式液位计的数学模型为：H=Δp/ρg。在介质密度ρ和重力加速度g确定的情况下，液位的高度与同一深度的压差Δp成正比。因此，可以用标准压力发生器产生的压力模拟液位，对于量程大于2m的液位计，需要用模拟液位的检定方法进行全量程的检定。

差压液位计属于压力式液位计，其最大量程一般都在5m以上，所以完全可以也需要采用压力模拟液位的方法进行检定。

本文依据检定规程，基于打压方法研发了一套差压液位计检定装置，实现了安装快捷、操作方便、省时省力的检定过程。装置成本低廉、结构简单、准确度高、实用性强，具有较高的推广价值。

检定装置的主要部件有：压力发生器、压力标准器和液位计放置台。通过连接铜管分别连接压力发生器和压力标准器、被检液位计，通过打压方法向压力标准器和被检液位计同时传送压力，比对两者的数值，计算被检液位计的示值误差。

2 功能特点

2.1 结构简单

本装置造价适中，且体积较小、安全性高、结构简单，可以直接放置在校验台上。基于量程的限制，最大压力一般小于0.5MPa。

2.2 设计合理

差压液位计必须垂直放置[4]，因此，装置设计垂挂式支撑台，方便安装和读数。同时，考虑到不同的检定高度，在支撑台设计多组支撑柱，适合不同高度的挂放。所有支撑柱与支撑板之间采用转轴连接，使用完毕后可以把支撑柱收缩放置，节省空间。另外，还设计一组可以调节相对距离的支撑柱，以适用不同规格的液位计。

2.3 安装快捷

检定过程的安装包括被检液位计的安装和与连接软管的安装[5]。前者通过液位计后端的一组螺孔直接垂挂在支撑柱上，十分简捷。后者采用快速接头方式，把连接铜管接头处设计螺纹式铜塞，安装时把铜塞旋转进液位计接入口。

3 检定装置的实现

差压液位计检定装置原理如图1所示，压力校验仪作为装置的压力标准器；台式压力泵作为标准压力发生器；通过支撑台用来固定被检液位计；利用铜管分别连接被检液位计、压力校验仪和台式压力泵，从而构成了整套检定装置。

在设备的选用中，压力校验仪需要有较高的准确度等级和分辨力，台式压力泵的稳定性较好[6]，液位计支撑台需要加工制作，支撑柱需要较好的材料，能够满足液位计的重量。

4 检定过程

4.1 操作程序

依据检定规程和被检液位计的量程设置检定点。检定过程分为上行和下行两部分。从最小量程开始，通过台式压力泵手动打压，压力校验仪和被检液位计压力上升，观察压力校验仪压力，达到预定检定点后，停止打压，等待示值稳定后读取两者的压力值并记录。继续打压以检定其他检定点，直到完成最大检定点。

打开台式压力泵阀门，使压力逐渐降低，降到预定检定点后关闭阀门，等待示值稳定后读取并记录压力校验仪和被检液位计的压力值。打开阀门使压力继续下降以检定其他点，直到完成最小点的检定。

4.2 检定示例

取一台常规的差压液位计，量程0～50kPa、准确度等级2.5%FS。安装在检定装置上，在量程范围内均匀选择5个检定点，按照上述操作程序完成检定，历时近10min。检定记录见表1。

示值误差及回差的计算公式分别为（1）、（2）：

式中si—第i检定点示值误差，%FS；

qi—第i检定点被检压力值，kPa；

qri—第i检定点标准压力值，kPa；

qmax—被检液位计最大量程，kPa；

Δsi—第i检定点回差，%FS；

si下—第i检定点下行示值误差，%FS；

si上—第i检定点上行示值误差，%FS。

被检液位计示值误差s=|si|max，回差Δsi=Δsmax，由此得到：s=-1.8%FS，Δs=0.8%FS。根据被检液位计的准确度等级，该差压液位计经检定合格。

表1 检定记录数据表

5 结 语

本差压液位计装置是新疆计量测试研究院科研项目《液位计检定系统研发》的内容之一，项目在本装置的硬件基础上尝试实现自动打压系统、压力值的自动传输、以及环境温湿度的自动采集功能，以期通过软件系统完全实现差压液位计的自动检定、数据处理和证书出具等功能。

[1]聂华,张帆.差压液位计内置式取压方法[P].中国:CN 101206133A, 2008-06-25.

[2]聂华,李卫,首晓洁,等.差压式液位计取压方法的研究[J].石油工程建设,2010(1):137-138.

[3]JJG 971-2002液位计检定规程[S].

[4]魏凤丽,曹朝辉,郭玉琴.如何正确安装并合理使用差压式流量计[J].中国计量,2006(8):58.

[5]胡忠泽.差压法测量液位问题探讨[J].石油化工自动化,2001(6):60-61,63.

[6]崔丰起.差压流量计的误差分析[J].工业计量,2005(4):64.

The calibration and verification of differential pressure liquid-level meter is always developing slowly,not forming a method or device worth to be promoted.Therefore,a verification device for differential pressure liquid-level meter is built up in this study,characterized by the low price,simple structure,prompt installation,simple operation,high accuracy and powerful practicality. And this device has high promotion value in the calibration and verification of differential pressure liquid-level meter.

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刘敦利 (1984-),男,理学硕士,工程师,从事流量、容量计量相关工作。

黄永场

2012-03-29