腰轮流量计自动检定装置的相关分析

卢熊 唐博 陈贵军 谢元云

摘 要：本文以体积管、PC、SPS为主要硬件，以组态王软件为开发平台，建立了尾轮流量仪表自动校验装置。设定相应的测量点，控制流量，自动读出计数器频率，自动记录温度和压力值，记录标准仪表容积管的容积值，累积流量值，示值误差，重复度，自动计算K系数。该系统具有可视化界面，验证数据存储，证书打印，验证结果显示等功能。

关键词：腰轮;流量计;自动检定装置

引言

为了使用流量测量传输的标准方法，必须要有一套流量测量装置的复现和验证程序;对于数值传递和流量测量，标准流量测量装置必须具有精确度。人工校验是一种复杂、困难、易出错的数据处理方法。标准量法的准确度一般在0.2级左右，只能通过比对进行检定;标准量管法的准确度一般在0.05级左右。首先，根据《流量计检定规程》国家计量试验方案JJG667-2010中的通流方法，设计并研制了一种腰轮流量自动检定装置（试验台）。用于腰轮流量计的初次检测，后续的检测和使用中检查。

1 检定装置的硬件设计原理

1.1 腰轮流量计检定原理

腰轮式流量计是容积式流量计。检定系统由检定用流量计（容积管测量段 T）、球形滑块 Q、腰轮流量计 L、流量电磁阀V3、压力表转换器（P1、P2、P3）、温控转换器（T1、T2、T3）、流量测量阀M1、流量管口、电磁阀（V2、V1）和体积管检测开关（D1、D2）、四通阀V5，放气磁阀V4等组成。体积管式流量计的标定原理是以两个容积管检测开关之间的标准容积为标准，在泵压作用下，将球形滑块（弹性橡胶球）推入标准管内，启动和触发检测，将通断信号发送到频率计数器，在此间隔期间采集待测后轮的脉冲信号，经温度、压力校正后，将标准体积值改为标准体积值，具体步骤如下：

（1）打开被测流量计的流量测量阀，关闭被测流量计的排气阀。介电流经容积管后，流量计要在70%的最大流量下运行，要经过长时间的校准，才能达到管壁的平衡温度。

（2）在测试前几次发球，拉出容积管，确认没有空气，关闭排气阀，把测试球放回原位。

（3）对于精度大于0.2的流量计，5点测量点应均匀分布，包括最大流量和最小流量。每一个流点至少要校准三次。测试时，流量计应由标准体积管阀门控制，使标准体积管的排气压力始终高于测试介质在工作温度下的飽和蒸汽压力。

1.2 流量计检定数据计算公式

1.2.1按各流量检定点每次检定分别计算检定时测得的标准体积管处实际体积

（1）中：Vs，标准体积管体积的比值m3;

Ps，标准容积管中液体的平均表面压力;

D标准体积管的内径为 mm;

e标准体积管的壁厚， mm;

ES是原材料的弹性模量标准Pa;

βs在总容积范围内标准体积管的体积膨胀系数，在总容积范围内℃-1;

标准体积管（编号845151;）是 TS中介质的平均温度℃。

1.2.2将标准体积管处实际体积V的值换算到流量计检定条件下的累积流量实际值Qs：

（2）式中：β为液体膨胀系数，℃-1;

F为液体压缩系数，Pa。

pm为流量计处表压力，Pa;

tm为流量计处的液体温度，℃;

1.2.3基本误差

1）流量计各检定点各次检定的示值误差

（3）式中：QM为检定时间内流量计累积流量示值，m3;

QM=N×K

（4）式中：N为检定时间内流量计脉冲数，N;

K为流量计的仪表系数，m3/N。

2）流量计各流量点的基本误差

δ=（δm）max

（5）式中：（δm）max为各检定点各次检定示值误差的最大值。

1.2.4流量计的重复性

各检定点的重复性

（6）式中：dn为极差法系数。

1.2.5各检定点各次检定的流量计系数

（7）式中：Qs质量分数是每一标准体积管在一个流点处的实际体积 V，转换为流量计测试状态m3下的累计流量的实际值;QM是每一测试周期在每一流点处的累计流量计，m3。

1.3 检定装置硬件电路

测试设备硬件电路由被测流量计T1和P1组成，容量管进料口T2、T3、P2和P3组成，检测开关D1和D2组成，四通可逆阀V5、流量测量阀、电磁阀V1-V4和M1流量计 L组成。通过计算机（组态软件）和可编程控制，按照检定规程的要求，实现检定过程的自动化控制[2]。

1.3.1可编程控制器电路与程序

欧姆龙cp1h-xa40dr-a可编程控制器，电源：220 VAC，输入点：24点，起始点：16点，启动方式：继电器。内建的模拟输入4点（占用4 CH通道）。输入量范围：1-5 vdc;方案：1/1600或1/12000。内建的模拟输出2点（占用通道2 ch），Cpm1a-ad041外扩 a/D转换器（占用通道4 CH）。

2 检定装置的软件设计

2.1 检定装置组态

它是北京亚康科技发展有限公司的组态王6.55，是一款运行在 windowsnt/2000/xpair环境下的组态软件。具有完美的图形界面，可对工业现场进行演示，并提供全功能的控制和控制功能，以及多种 I/O驱动程序。

2.1.1组态王通讯参数和设备配置

（1）通讯参数

构造率：9600;数据位：7;奇偶效验：偶效验;停止位：2;通讯时间：3000毫秒;通讯方式：RS232。

（2）设备配置

器件制造商：欧姆龙 Hostlink;器件逻辑： SPS;器件地址：0;通讯方式：COM1。

2.1.2组态王的变量与可编程控制器寄存器对应关系

输出器100 ch，输入单元0 ch，内置 ad寄存器ir200ch-ir203ch，外部 ad寄存器ir005，ir007，内置 Da寄存器ir210ch，分别连接15个寄存器，分别连接一个电磁阀v1～V4，四通逆变阀V5，检测开关D1，D2，频率 l，体管的输入和输出温度T2和T3，容积管的进出口压力P2和P3，流量计和流量测量阀M1的温度和压力T1和P1。

2.2 检定装置检定记录设计

试验设备的通用数据输入表和试验数据记录表，该通用数据输入表和试验协议表满足了试验规程的要求，以确保测试数据在记录表格中正确的填写，从而完成测试任务。

2.3 检定装置检定证书设计

包含：添加，保存表，读表，解表，打印设置，列表组合。用于填充测试设备中测试证书的存储和打印。特殊指令编程语言。

3 结束语

腰轮式流量计自动检定器采用先进的软件组态技术，其各项性能指标完全满足JJG667-2010《流动体流量计检定规程》的要求。避免了容积管检定中人为因素引起的不必要的误差，提高检定的效率和准确度。

参考文献：

[1]黄湘来.孔口流量计检定装置的研究与应用[J].工业计量，2016，26（2）：51-54.

[2]历勇.高准确度钟罩式气体流量标准装置自动检定系统的研究与设计[D].浙江：浙江大学，2015.

（重庆耐徳工业股份有限公司，重庆 401121）