一種活塞位移型液體流量校準(zhǔn)裝置

圖3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖2．5溫度系統(tǒng)設(shè)計(jì)

按照裝置總不確定度和溫度范圍的要求，估算確定對(duì)溫度控制和溫度測(cè)量準(zhǔn)確度的要求以及整個(gè)系統(tǒng)各部分溫度梯度的要求。

3 研制達(dá)到的水平

裝置研制成功后，經(jīng)過一年左右的運(yùn)轉(zhuǎn)、測(cè)試、實(shí)驗(yàn)和修改，并經(jīng)以中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院為首的測(cè)試組的測(cè)試，在總不確定度和流量穩(wěn)定性兩項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)上達(dá)到了原設(shè)計(jì)指標(biāo)，即九十年代美國(guó)的世界領(lǐng)先水平的指標(biāo)；在溫度范圍方面(最高150℃)超過了美國(guó)的水平(最高66℃)；并通過了總公司級(jí)鑒定，評(píng)價(jià)為：國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際先進(jìn)。

4 裝置的創(chuàng)新與特點(diǎn)

4．1 由前述原理部分可知，裝置標(biāo)準(zhǔn)流量的獲得關(guān)鍵取決于動(dòng)態(tài)位移了l的測(cè)量。位移測(cè)量通常的方法是用光柵，我們沒有采用光柵，而采用了有一定風(fēng)險(xiǎn)的英國(guó)專利技術(shù)球柵尺。它與光柵相比，具有抗振動(dòng)干擾性強(qiáng)，抗污染性強(qiáng)，長(zhǎng)期可靠性好，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。我們克服了硬件和軟件方面的雙重困難，使球柵尺這項(xiàng)新技術(shù)在我國(guó)流量校難裝置上首次應(yīng)用成功。

4．2 該裝置在校準(zhǔn)具有脈沖輸出的流量計(jì)方面(如最常用的渦輪流量計(jì))，首次成功地應(yīng)用了ISO7278／3脈沖插入技術(shù)(通常稱為雙時(shí)間測(cè)量法)。該方法采用了兩個(gè)計(jì)時(shí)器，可以測(cè)出流量計(jì)脈沖的小數(shù)值，從而大大提高了校準(zhǔn)分辨率和校準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的成功，一方面便于和國(guó)際接軌，另一方面也便于與國(guó)際上進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)比對(duì)。

4．3 該裝置可在室溫一150℃的大溫度范圍內(nèi)的任一溫度下，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，這一點(diǎn)在流量校準(zhǔn)領(lǐng)域具有極大的理論和實(shí)踐意義，具體詮釋如下：

我們知道，流量測(cè)量的液體介質(zhì)(如油類、化工類)有上千種之多，常用的也不下一百種，所以不可能每種液體介質(zhì)都建一套流量校準(zhǔn)裝置，只能建立部分必需的液體流量校準(zhǔn)裝置，而且由于裝置復(fù)雜，清洗困難，液體介質(zhì)問互不相容，經(jīng)濟(jì)代價(jià)太大等原因，國(guó)內(nèi)外皆不主張也沒采用更換介質(zhì)的辦法對(duì)使用于不同介質(zhì)的流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，因此對(duì)多數(shù)液體介質(zhì)所使用的流量計(jì)，只能用與其使用介質(zhì)不同的介質(zhì)進(jìn)行校準(zhǔn)，這樣就產(chǎn)生了流量計(jì)在校準(zhǔn)介質(zhì)與使用介質(zhì)不同時(shí)其儀表系數(shù)K的修正問題。對(duì)同一支渦輪流量計(jì)來說，介質(zhì)不同影響其儀表系數(shù)K的主要因素是介質(zhì)的粘度(v)和密度(ρ)，而更主要的是粘度。校準(zhǔn)介質(zhì)與使用介質(zhì)不同對(duì)渦輪流量計(jì)的儀表系數(shù)K的修正問題，是一個(gè)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)和理論問題，是目前國(guó)內(nèi)外流量測(cè)量領(lǐng)域的不少專家學(xué)者正在致力研究的問題，問題的圓滿解決還相差很遠(yuǎn)。

我們研制的裝置以它具有大范圍變溫校準(zhǔn)的特點(diǎn)，為上述修正問題的解決提供了一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)條件。

該裝置的重要用途舉例如下：

(1)用該裝置和《變溫模擬校準(zhǔn)法》研究粘度(v)對(duì)渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)K的影響。

如上述，v和ρ對(duì)K造成主要影響，應(yīng)使ρ相對(duì)固定，即要求?；唇橘|(zhì)和使用介質(zhì)偽ρ比較接近。我們裝置用的介質(zhì)4050號(hào)滑油，密度近于1(與水接近) 粘度很大(20℃時(shí)為58cst)，這樣就可以選一支性能穩(wěn)定的渦輪流量計(jì)，先用水在室溫下校出K值(．水v：1cst) 然后在我們的裝置上，用通過改變溫度從而改變4050號(hào)滑油粘度(v)的方法在不同的粘度下校出K值，即可得出v對(duì)K的具體影響。

(2)用該裝置和《變溫模擬校準(zhǔn)法》研究密度(ρ)對(duì)渦輪流量計(jì)儀表系數(shù)K的影響。

研究ρ對(duì)K的影響，要相對(duì)固定v值。選一支性能穩(wěn)定的渦輪流量計(jì)，用中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院的變壓器油流量校難裝置在室溫(自然溫度，不能變溫)下校出K值，如在室溫26℃下(這時(shí)變壓器油的v＝21cst，ρ≈0．86)校出K值，然后在我們的滑油裝置上；在滑油粘度為21cst下進(jìn)行校準(zhǔn)（這時(shí)滑油的溫度應(yīng)升到45℃，因滑油的粘度——溫度曲線已知，滑油ρ≈0.97），得出K值。這樣既可對(duì)得到粘度相同、密度不同對(duì)流量計(jì)儀表系數(shù)K的影響。

（3）該裝置的進(jìn)一步應(yīng)用，還可用來研究并更令人滿意地解決粘度對(duì)渦輪流量計(jì)性能的影響，即瓊斯（Jones）近年來提出的《通用粘度曲線法》，該方法優(yōu)于傳統(tǒng)的K系數(shù)試驗(yàn)和理論分析方法。

4．4該裝置準(zhǔn)確度高，結(jié)構(gòu)緊湊，體積?。ㄕ嫉孛娣e小，相當(dāng)于傳統(tǒng)裝置的1/5），技術(shù)含量高，而且是封閉運(yùn)行，安全可靠。

5 裝置的推廣應(yīng)用價(jià)值

由于下述兩方面的分析，該裝置在我國(guó)極具推廣價(jià)值：

（1）該裝置的全部關(guān)鍵技術(shù)，包括活塞油缸系統(tǒng)的加工研制、電機(jī)穩(wěn)速系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)位移測(cè)量系統(tǒng)、ISO7278/3的實(shí)施技術(shù)、溫度控制系統(tǒng)等，全部由國(guó)內(nèi)我們自行突破，不會(huì)在關(guān)鍵技術(shù)上依賴或受控于國(guó)外。

（2）該裝置的原理原則上適用于所有液體流量校準(zhǔn)裝置，特別適用于各種油和高粘度液體的流量校準(zhǔn)裝置；裝置主體系統(tǒng)加工安裝好后，裝什么介質(zhì)，就是什么介質(zhì)的流量校準(zhǔn)裝置，不會(huì)因?yàn)榻橘|(zhì)的不同而影響裝置的總不確定度。

參考文獻(xiàn)
1《滑油渦輪流量計(jì)校準(zhǔn)裝置》技術(shù)研究報(bào)告。張寶珠，1997
2 Determination of Turbine Meter Usable Turndown, Paul D. Olivier, Flow Dynamics, Ins (P739~745,1995)
3 Effect of Kinematic Viscosity on Performance of Turbine Flowmeters—Solution to the Problem, Frank E. Jones, Independent Consultant (P379~389,1995)(end)