飞机加油车流量计在线检定技术研究

罗耿，王欣，刘波，于强，张小凡

（北京航空工程技术研究中心，北京 100076）

飞机加油车是用于在机场外场对各类飞机进行燃料油加注的油料装备，装载加注油品为航空煤油或喷气燃料，具有油料质量和计量准确性要求高的特点。根据调研情况，目前飞机加油车车载流量计主要为容积式刮板流量计，小部分装配罗茨流量计或腰轮流量计，大部分流量计为进口，近期新购置加油车开始装配国产流量计，准确度均为0.2%。按照JJG 667-2010《液体容积式流量计》检定规程，此类高精度容积式流量计检定周期为半年。加之机场飞机加油车数量较多，因此流量计检定工作需求量较大，检定工作频繁。

本文针对飞机加油车流量计现场检定业务需求，研究了容积式流量计现场在线检定技术，设计出规范、通用的现场在线检定系统，满足了飞机加油车流量计现场检定工作需求，提高了机场油料流量计量检定工作效率。

1 无法定期送检的主要原因

我国大部分流量计量仪表采用将被检流量计从实际使用系统拆下，送至检定机构进行检定，即离线检定的方式。离线检定方式存在一些不足，使得其不适用于机场油料保障行业的特殊情况，并在一定程度上影响了流量计的及时、准确、有效检定。飞机加油车车载流量计安装于机动油料装备，不便于经常拆卸送检，主要原因如下。

1.1 影响机场日常油料保障

飞机加油车流量计检定周期为半年，平均每批次流量计送检需耗时30天左右，且大多数机场距检定实验室较远，每半年拆装送检流量计，会对机场日常和应急油料保障工作造成较大影响。

1.2 影响机场安全作业

机场在用流量计主要用于计量航空煤油等易燃易爆介质，拆装流量计的过程中会出现油料的跑冒滴漏的现象，且送检完成自行安装后不易保证流量计连接处的密封性，流量计的拆装过程难免会造成安全隐患，且会污染环境，又会造成少量的油料损耗。

1.3 检定环境差异影响检定结果准确性

流量计拆卸送至试验室检定，一般不会用油进行检定，被测介质、温度、压力、安装等参数与实际作业时的工作条件差别很大，且在飞机加油车实际工作过程中，会引入振动等因素，在实验室状态下检定合格的流量计，并不能充分保证实际作业时的准确度。

1.4 影响油品质量

飞机用航空煤油对油品质量要求较高，油品中水分、杂质、颗粒物等含量均有较高标准要求。流量计拆装及实验室检定过程中，以及用水等介质通过流量计检定时，水份杂质会附着在流量计中，再次使用时会对飞机加油车油料造成污染，影响飞机加油车加注油料的质量。

1.5 水检会锈蚀流量计

目前我国大多数流量计量检定机构均采用水为介质进行检定，检定过的流量计如不及时进行清理维护，极易形成流量计内部锈蚀，影响流量计的计量性能，甚至毁坏流量计。频繁拆装送检流量计，也会影响流量计的使用寿命和计量准确度，且可能损坏流量计及其附件。

1.6 检定费用问题

流量计的送检需要一定的费用，但目前大部分油料单位并没有固定的流量计检定经费，这也在较大程度上制约了流量计的按时送检。且相关单位开展流量计检定服务采购流程较为繁琐，通常要进行招标、询价等流程，在一定程度上制约了流量计检定的时效性。

2 流量计的在线检定

通过上述现状及原因的分析，机场油料保障流量计量仪表宜采用现场实流检定，即在线检定的方式，可很好地解决送检方式存在的各种问题。

流量计的在线检定，是将计量标准装置串联接入被检流量计工作管路，形成无旁路流出的回路，油料依次流经被检流量计和计量标准装置，通过相应计算，即可确定被检流量计的计量性能。

在线检定方式属于现场实流检定，在线液体即流量计实际工作时计量的液体，检定过程可消除被测液体物性参数差异引起的计量误差，确保流量计的使用准确度。在线检定时不需对被检流量计进行拆卸，可避免拆装流量计带来的一系列问题，并能节省流量计拆装、运输、送检的诸多费用，具有不影响机场油料保障、可保证有效准确度、安全性高、不污染航空油料、不损坏流量计、高效经济的多种特点。

对工作场所的流量计进行现场在线检定，需使用可移动的计量检定设备。针对机场大量流量计在线检定的迫切需求，本文设计了飞机加油车流量计在线检定技术和检定系统，可实现对常见油料保障场所流量计的快速巡回现场检定。

3 检定系统设计

3.1 计量原理概述

目前，用于检定流量计量仪表的方法分为容积法、称量法、体积管法和标准表法四种。

（1）容积法

流经待检仪表的流体注入一定容积的标准量器，记录下注满量器的时间，即可得到实际流量值，然后将实际流量值与待检仪表的量值进行比较。容积法检定的优点是制造容易，准确度高。缺点是检定大流量仪表时，标准量器外形尺寸也相应增大，移动困难，容易变形，因此不适合移动式检定车的大流量仪表的检定。

（2）称量法

使用标准称称量一定时间内流过待检仪表流体的质量得到质量流量，然后与被检仪表进行比较。该方法的优点是：称量精度高，不受温度影响，可直接得出质量。缺点是用来装载流体的容器体积要与被检仪表的流量范围相适应，不适合检定大流量计量仪表。另外标准称的安装有水平要求，测得的质量值与机场现有的容积式仪表还有一个密度换算关系。该方法多用于质量流量计的检定。

（3）体积管法

标准体积管与被检仪表串联在管路系统中，将流过标准体积管的流体体积与被检仪表的读数进行比较。由汽车底盘、体积管、车厢、电缆卷盘及供电系统、金属软管、随车吊、工具箱、软管安放架等组成。该方法的优点是计量准确度高、重复性好、自动化程度高、检定量程宽；体积管本身的检定周期长为3年，用标准罐即可检定，检定方法简单。缺点是价格昂贵、使用运行成本高、维护要求高，需要外接380V交流电源。

（4）标准表法

标准表与被检表串联在管路系统中，按照检定规程通过一定量的流体，将标准表的读数与被检表的读数进行比较。标准表法的优点是计量准确度较高（可达到0.1%），重复性好，成本较低，系统结构紧凑，适合车载安装使用要求。缺点是单台标准表量程较窄，扩大量程时需要将多台标准表组合使用，标准表本身检定周期为半年，周期短，需要在试验室进行检定，对检定设备要求较高。

综合考虑系统计量准确度、便捷性、成本等因素，本文按照标准表法进行设计。

3.2 系统组成及布局

主要由汽车底盘、标准表、标准容器、消气过滤器、阀门、管道、储气罐、检测仪表和控制系统等组成，另外配备检修箱。检测部分装于一个撬板上，然后固定安装在汽车底盘上。检定系统分为标准流量计和标准容器检定装置，能检测的流量计口径从40～150mm，流量从6.4～165m3/h。标准容器容量为100L，用来专检加油机。配备的消气过滤器，用于消除管道内的气体和杂质。配备的储气罐用于管路放空时提供压缩空气。

3.3 系统工艺流程

系统工艺流程设计如图1所示，主要具备流量计检定流程、加油机检定流程和放空流程。

图1 系统流程设计

（1）DN150流量计检定：软管接头接入被检流量计下游的管路系统。低流量检定点时（流量小于DN100标准流量计的检定范围），球阀1、3、5开启，球阀2、4、6关闭，蝶阀9调节流量。高流量检定点时（流量超出DN100标准流量计的检定范围），球阀1、3、4、5、6开启，球阀2、7、8关闭，蝶阀9调节流量，油料同时通过DN80和DN100的标准流量计，实现对DN150流量计的检定。

（2）DN100流量计检定：如被检流量计管路系统出口为鹤管，则将鹤管连接器与鹤管连接，球阀2、3、5开启，球阀1、4、6关闭，蝶阀9调节流量。如被检流量计管路系统出口为CRJ接头，则通过软管接头配相应的转换接头与管路系统连接，球阀1、3、5开启，球阀2、4、6关闭，蝶阀9调节流量。

（3）DN80流量计检定：如被检流量计管路系统出口为鹤管，则将鹤管连接器与鹤管连接，球阀2、4、7开启，球阀1、3、6、8关闭，蝶阀10调节流量。如被检流量计管路系统出口为CRJ接头或飞机压力加油接头，则通过软管接头配相应的转换接头与管路系统连接，球阀1、4、7开启，球阀2、3、6、8关闭，蝶阀10调节流量。

（4）DN40流量计检定：软管接头接入被检流量计下游的管路系统，球阀1、4、8开启，球阀2、3、6、7关闭，蝶阀10调节流量。

（5）加油机检定：加油枪注入标准容器。具体过程按照加油机检定规程进行。

3.4 测控系统设计

测控系统主要用于对被检表数据的比较评定、误差分析、出具检验报告等，安装在车载控制盘中，控制盘上设有数字按键，阀门控制按钮等。使用中显示屏显示出检测点的瞬时流量、流体的温度、压力、一次检测的累积量。在测控过程中由各仪表、阀门输出信号到控制盘，并由控制盘中的PLC的高速计数模块对流量计输出的流量脉冲信号进行计数并由PLC进行操控、运算，并将运算处理结果传送至控制盘上的液晶显示屏显示出检测结果，再由车载笔记本电脑从PLC中读入各存档数据进行运算和处理，最终得出检定结果并输出至打印机进行报表打印。

测控系统由车载笔记本电脑、车载控制盘（PLC、中文显示屏、电源、通讯设备、主板、接线端子等）、TCP/IP通讯模块、网络设备、打印输出设备和相应的数据采集、处理和控制软件组成。另外系统预留网络接口，采用开放式设计，局域网内计算机可作为客户端访问标定主机系统，查询标定数据。

4 结语

本文通过对机场油料计量仪表检定现状的调研分析，结合国家对流量仪表检定的要求，提出了研制的具体技术路线，完成了流量计在线检定系统设计。系统研制生产并配备机场后，能有效解决机场现有油料计量设备超过规定的检定期限，无法保证计量准确度的问题，促进机场油料计量正规化、法制化建设，确保油料的规范合理使用，将产生显著的经济效益，提高油料加注、使用管理的效率和综合保障能力，对实现飞行油料高效精细保障具有重要意义。