在线校准流量计的新方法探析

2021-01-23田芙丽

商品与质量 2021年2期

田芙丽

中国铁路北京局集团计量管理所天津计量站天津 300142

流量计是一种用于测量流量的计量器具，广泛应用于工农业生产、能源计量、国防建设、环境工程、交通运输以及人民生活等各个领域之中，在计量领域占有重要的地位。为了适应不同场合的不同用途，流量计品类繁多。中国铁路机务系统使用的流量计，主要用于内燃机车加注燃油和油库供油量的计量统计，属于容积式液体流量计。

1 流量计的检定现状

流量计作为计量器具，需要进行周期检定，以保证计量量值的准确可靠。容积式液体流量计检定依据为JJG667-2010《液体容积式流量计》检定规程。目前，北京局集团公司内主要采用容积法现场在线检定的方式对流量计的计量准确度进行判定。标准器为一标准金属量器，俗称标准罐（容量一般为100L）。通过软管将被检流量计与标准罐的注油口处连接。检定时，开启流量计截止阀，油品经被测流量计注入标准罐内，同时记录流量计读数。当标准罐注满时，关闭截止阀。此时再次读取流量计读数。最后，检定员读取标准量罐的读数，并与被测流量计的累计流量值进行比较，所得差值即为被测流量计的示值误差。该检定方法在实际检定过程中存在以下问题[1]。

1.1 检定点数量少

按照JJG667-2010《液体容积式流量计》检定规程规定，准确度等级不低于0.5级的流量计，其检定点一般不少于5个，其中含最大流量和最小流量点。而实际检定中由于标准罐尺寸大且笨重，100L的标准罐高1.26米，直径0.8m，检定单位每次最多只能车载两只，且大容量标准罐根本无法携带。所以现场只能检定常用点，无法覆盖流量计的5个检定点。

1.2 运行时间短

规程要求，流量计安装在检定装置上后，先在最大流量下运行（1-5）min后方可进行检定试验。且每个检定点进行进行检定时，需运行至少5min。但以LC50型流量计为例，最大流量24m3/h，即400L/min；最小流量2.4m3/h，即40L/min。最大流量下15s即已住满，即便是最小流量，2.5min也已注满。运行时间满足不了规程要求。

1.3 检定条件容易造成偏差

流量计与标准罐之间用胶皮管临时连接，因为环境因素，有时两者之间间隔10米以上。在标准罐注满关闭截止阀后，胶皮管内依然有残存的柴油。这部分油的流量计入了流量计但没有计入标准罐内。胶皮管按内径50mm计算，该情况下留在胶皮管的油量大约为20L，存在明显偏差。为解决这一问题，现场经常会在检定前注满胶皮管，但在后续检定时也无法测知每次残存量是否相等，因此这一偏差虽减小了但依然存在[2]。

1.4 因回油困难，造成油品的浪费严重

使用标准罐检定时，油品注满后进行下一次检定时需要将罐内的油放空。但现场设备情况限制，排出的油根本无法排回油库，只能临时用废油桶盛载，以作他用。现场每个检定点至少检定3次，还不包括检定前的试运行。因此每次产生不少于500L的废油无法排回油库。以柴油按5元/L计算，一块流量计的检定消耗柴油2500元。这不仅会产生安全隐患，还会造成严重浪费。

1.5 实际检定工作操作比较困难

为方便机车加油，加油设备大部分都分布在两股线路中间，装载标准罐的汽车无法驶入现场，必须人工把标准罐从汽车上卸下搬运到检定地点。由于标准罐很笨重，至少需要2个强壮劳力才能搬运到位。为了便于向油桶排油，还要想办法把标准罐抬高。检定期间如果遇到机车加油还要被迫中断。检定一块流量计往往需要折腾几个小时，费时费力[3]。

2 在线校准流量计的新方法

为改善集团公司流量计现行的检定方法，可以尝试使用便携式超声波流量计进行在线校准。

2.1 便携式超声波流量计在线校准的原理及方法

超声波流量计一般为时差法，其工作原理是发射探头发出超声波束以某一角度穿过管道射入流体中传播，经过管道折射多次穿过流体，然后由接收探头接收。过程中，根据线性公式通过超声波在流体顺流和逆流中的不同传播时间计算出流体的瞬时平均流速。结合管道截面积及其他已知参数进而可以测得流体的流量。

超声波流量计近年来在管道流量测量中应用越来越多。其中便携式超声波流量计可以实现非接触测量，将超声波探头外夹于管道上即可进行测量。方法是将超声波流量计作为标准表，外夹于被测管道上，然后在特定时间段读取超声波流量计与被测流量计之间的累计值，同时通过下述两项公式计算被测流量计的误差和测量重复性。

式（1）中：qij表示第i个检定点第j次测量中被测流量计的累计流量值；（qs）ij表示第i个检定点第j次测量中标准表的累计流量值；Eij表示第i个检定点第j次测量的误差值；（Er）i表示流量计第i个检定点的重复性；（Ei）max表示第i个检定点的最大示值误差；（Ei）min表示第i个检定点的最小示值误差；dn表示极差系数。