摘 要: 介绍了一种型号为 LB311非水液体浮子流量计检定装置 ,该装置基于标准表法 ,采用一大一小离心泵来提供稳流源 ,用涡轮流量计作为标准表来检定浮子流量计 ,测试流量范围宽; 采用三阀调节系统 ,调节精度高。
在计量检定部门或者企业内部 ,需要检定浮子流量计。 目前浮子流量计检定装置大多设计精度不高 ,这样就不能满足需要检定浮子流量计的场合 ,基于此 ,我们设计了基于标准表法的流量检定装置。

1、系统的原理和构成：
 浮子流量计的测量原理是: 在一根垂直的锥形管内装有可上下浮动的转子 ,当流体自下而上流经锥形管时 ,被转子节流 ,在转子的上下游之间产生压差 ,转子在此压差下上升 ,当压差和转子所受的重力、浮力以及粘性力三者的合力相等时 ,转子处于平衡位置 ,读取转子的高度刻度就可以知道对应的流量。 其测量原理示意图如图 1所示。
 浮子流量计校准系统由控制柜、标准流量源系统和车体三大部分组成。 系统的原理图如图 2所示。
 控制柜部分用来控制泵 1和泵 2的启动和停止 ,可以根据被检浮子流量计的流量范围选择开启泵 1、泵 2 或者同时开启 ,以适应不同的流量检定范围。
 控制柜有总电源开关、上下游压力超限报警器、温度超限报警器。系统上游压力超过 0. 36 M Pa 时压力超限报警器报警 ,当系统上游压力超过 0. 40 M Pa 时压力显示仪表控制继电器切断泵的供电 ,防止系统产生过压 ,而且系统温度达到 50℃时温度显示仪表控制继电器输出切断电源以保证系统的安全。

 流量源系统为系统提供稳定的流量源 ,包括泵 1、泵 2、油箱和稳压容器。泵 1的功率为 3 kW,泵 2的功率为 2. 5 kW ,油箱的容积为 2 m3 ,稳压容器的容积为 1m3 ,油箱和稳压容器除了具有储蓄和稳压的功能之外 ,还具有散热的作用 ,从而使系统能持续处在热平衡状态 ,尤其是在检定介质是可燃易爆液体时 ,更加要注意系统的温度不能过高。
 在被检浮子流量计的上下游 ,分别安装有温度和压力传感器 ,可以随时显示温度和压力值 ,并在控制柜面板的压力温度显示仪表上读数记录 ,以便为后续的散热面积的计算公式如下:

 

	H	5. 5× 103		2
A =	K  t =	15× 30		≈ 12 ( m )

 
式中: A 为容器表面积 , m²; H 为系统需要散掉的热量 , 本文中 H= 5. 5 kW; t 为油温***高以 55℃计算时 ,和常温 25℃的差 , 即 t = 30℃; K 为散热系数 , W /( m²· ℃ )。 散热系数因容器周围通风条件的好坏而不同 ,本系统 K 取 15 W /( m²· ℃ )。
 考虑到管路的散热,我们设计油箱体积为 2 m³ ,稳压容器容积为 1 m³ ,可以满足散热表面积 12 m² 的要求。
 车体部分内部有三支标准涡轮流量计 ,涡轮流量计具有重复性好、准确度高的特点 ,根据被检浮子流量计的不同流量范围选择不同口径的涡轮流量计和显示仪表。
 
1～ 10 L /min←→H6 mm
 
8～ 80 L /min←→H15 mm
 
40～ 500 L /min←→H40 m m
 采用主调节、微调节以及旁路调节相结合的调节系统 ,流量调节范围为 1～ 500 L / min,流量测量准确度为 0. 25% 。
检定数据的换算和补偿做准备。
 
2、试验结论和不确定度分析：
 
表 1
 

测量点	500	250	80	40	8	4	1
L /min
稳定性 %/	0. 08	0. 18	0. 03	0. 18	0. 08	0. 17	0. 20

 
表 2
 

序		输入量的标准		灵敏系数	|cr ( xi )|ur ( xi ) /%
	来源	不确定度
号				cr ( xi )
		ur ( xi ) /%
1	检定标准表装置	0.	025	- 1	0. 025
2	标准表定点仪表	0. 03953		1	0. 03953
	系数
3	标准表内插仪表	0.	087	1	0. 087
	系数
4	标准流量计处温	1. 15		- 0. 005	0. 00575
	度测量
5	被检流量计处温	1. 15		0. 005	0. 00575
	度测量
6	标准流量计处压	0.	035	0. 000245	0. 00000857
	力测量
7	被检流量计处压	0.	035	- 0. 00024	0. 0000085
	力测量

 
  合成标准不确定度为 0. 0991% ; 扩展不确定度为 0. 198% , k= 2经过试验可知 , 系统能达到技术协议要求的检定流量范围在 1～ 500 L /min ; 温度压力的测量值稳定 ,系统的热平衡条件容易满足; 流量的稳定性比较好 ,各点的稳定度和不确定度分别如表 1、表 2所示。