水表和换向器检定双计时原理的方法探讨

(深圳市计量质量检测研究院民生计量测试所 广东 深圳 518055)

一、引言

现在存在高准确度静态容积措施水流量标准设备于对机械式的大口径水表进行检测时示值误差检定的质量是不尽人意的，观察试验得到的结果也是不满意的，对其相关原因进行分析，发现和检定措施有着一定关联。大家都知道，静态容积措施水流量标准设备不确定性关键是来自于工作量装置以及换向设备所引进不确定度。而且工作量设备不确定度为可预测可把控的，还有换向设备不确定度通常难以预测以及控制，尤其是在设备用在检测机械式的水表这种非电量流量设备的时候，换向体系引进不确定度是极为繁杂的。对电磁、涡轮以及涡街等多种电量信号的流量计示值误差进行检测的时候，其检测开始以及停止的信号一般是从换向设备发讯。就是换向设备运动进程当中，在运动通过换向过程几何中点部位的时候，发讯的标杆(一般叫做档板)会闪档光电传感设备，光电传感装置输出信号将流量设备开始计时以及计频触发。这类检定措施当中的换向设备所引入不确定性仅仅为换向行程差不确定性。但是油表、水表这种非电量信号的流量计没有检定信号的接口，对于小口径表还能够采取静态启停措施(于流量设备开始检定之前以及一次检定工作结束之后，液体都不会经过被检表，仅仅于流量设备检定的时候液体会流进系统)实施检测工作。不过对于大口径水表来说，因为复合误差以及水锤等多方面的因素，采取静态启停措施是很难进行操作的。当前一般是采取于检定流量方式下，在水表的检定指针旋转至某一个示值的时候，记录示值时候，将换向气动的电磁阀开关打开实施换向。在检测出用水量达到预定示值的时候，然后再将换向开关启动。将水表累积的流量和工作量设备示值进行比对，获得水表示值的误差。不仅存有被检表和工作量设备累计时间有差异的状况，更为严重的是这个情况下的换向设备引进不确定度将不再为行程差不确定度，为全部换向体系不确定度。改动检定措施，设备原有检测的能力一定也将会改动。所以对水表这种机械式的累积流量设备示值误差的检定措施进行研究，以及讨论换向设备测试措施使其可以满足着不大于5%需要，使检定的质量得到提升，存在着关键的现实作用。

二、双计时法的检定原理

设该设备原有的计时器是A计时器，而新置的计时设备是B计时器。其水表外部的光电采样设备信号输出将并联着B计时器以及换向气动的电磁阀。横坐标的t是表示的时间，而纵坐标的Q是表示的瞬时流量。在坐标上部的阴影面积是代表着工作量设备累积的体积，其下部阴影的面积是流过检表累积的体积。依据动态启停方式(就是水表在开始检定之前以及检定进程当中，还有一次检定结束之后，其液体会一直流经水表，工作量设备示值是采取静态读数方式)对流量进行调节。假定试验流量是Q，在被检表的检定指针旋转至某一个体积值的时候，闪挡水表的外部光电采样设备一次，光电采样设备输出信号在将B计时设备出发时开始进行计时，而且也将换向气动的电磁阀触发。于Δt2时间之内，换向设备运动通过换向的行程几何中点部位时候，A计时设备被光电传感装置触发，从而开始进行计时。Δt2时间之内，进到工作量装置流量从0流量上升到Q，之后，进到工作量设备水流呈现出稳流Q的状态。通过t3时间，在被检水表的检定指针旋转至预定值的时候，再次对光电采样设备闪挡，采样设备输出的信号使得B计时器会停下计时，而且气动的电磁阀将有失电问题。气动的电磁阀由失电至阀芯换位以及气缸“蓄能”将耗掉Δt4时间，紧接着换向设备开始进行换向，通过Δt5时间该换向将结束。在换向设备运动回经行程几何的中点位置时，其A计时设备停止计时。Δt5时间之内，进到工作量设备流量从Q降到0。准确来说，换向的时间从气动的电磁阀换为蓄能时间与换向运动的空程时间以及水流的换向时间这三个部分构成的。

三、实验与讨论

不管Δt1和Δt4，以及Δt2和Δt5是不是相同的，其换向设备运动曲线的轨迹f1(t)与f2(t)有是怎样的，在理论上一直会存有一体积ΔV，来使曲线oacd与曲线efgi所包络体积的等式是成立的。

检定措施不一样，换向设备所引进不确定度是不一样的。Δt=tm-ts所反映出是指的换向体系对称特点，依照这个能够计算出换向设备不确定度。下表1为DN80液体流量的标准实验设备之上，实验流量为150m，而工作量设备的容积是3000L换向装置实验结果的汇总。

实验的结果表明了两类检定措施A类的不确定度均是比较小的，这说明了换向体系重复性能是比较好的，试验进程是可信的。双计时措施检定的结果表明了，这个换向装置换进工作量设备和换出工作量设备时间是显然不相同的，存有非常大的体系误差。对换向电磁阀的结构原理进行分析得到：电磁阀没有得电的时候，弹簧将衔铁推动，衔铁将钢球给牢固顶于阀门座之上，来使得A气道是不流通的，B气道是流通的。在电磁阀得电时，线圈所产出电磁力将弹簧力克服了。电磁阀构造与工作原理表明了这个流量设备选取换向电磁阀自身为非对称设计。电磁阀的气道换位中施力的大小大约差了一倍左右，并换向设备换入和换出工作量设备时间位移差了一倍左右，实验信息换出时间之前负号证明了这方面。流量设备检定措施是依照某个实验流量之下，换向得到测量体积和多次换向得到体积差来对换向设备行程差不确定度进行评定，为一类间接测量措施。行程差措施为一类直接的测量措施，测量出Δt2和Δt5时间差。但是双计时措施是利用换向设备行程几何的中点当做参考位置。气动的电磁阀不对称工作特征，对于电量信号流量计检定将不会产出作用，由于换向设备发讯为气动的电磁阀换位后实施的，不过对于机械累积表的检定而言，气动电磁阀为被检流量表在开始进行计量之后再进行换向，不确定度对测量的结果有着明显影响。

四、结束语

液体流量设备建设当中，应当关注气动电磁阀的产品设计方面选型。即使是采取增大检定用水量这个措施可以使得换向体系引进不确定度减小，不过这将直接造成设备建设投资的增大以及检定的工作时间加长。虽然说运用着双计时措施测试换向设备不可以将换向设备相对的不确定度直接获得，不能和OIML R49需要比对，不过由时间差方面可以分析出这个换向装置优缺点，来评价由此所引进不确定度。采取双计时措施，投资较少，且技改非常简易，有着下述几方面优势：

第一，进过对换向装置系统差进行修正，就是将被检表的通流时间和工作量设备累计时间的不一致引进误差进行修正，可以使水表示值的误差检定不确定度得到明显提升；

第二，依照ts与tm值，可以随时对换向装置系统工作状况进行检查，便于对检定工作的质量进行分析；

第三，能够使得检定的用水量减少，检定的时间缩短，从而使得检定的效率得到提升；

第四，不求换向的速度，能够使得换向设备气源的工作压力有效降低，对气耗减小以及换向突爆噪声减小是有利的。