基于标准表法的流量标准装置的设计与实现

　　1 引言

　　涡轮流量计的检定一般采用容积法，容积法流量标准装置精度高，但其一次投资大，校验规程复杂，且校验时间长、效率低。标准表法流量标准装置成本低、效率高、检定范围容易拓宽，能够满足一般仪表的精度要求。目前，自动化和计算机技术的发展, 为提高标准表法流量标准装置的准确度和检定效率提供了新的技术手段。不但仪表厂家新建校验装置时优先采用，而且对流量标准装置进行改造时也会增加标准表法。本文设计的标准表法流量标准装置，可为仪表用户节约大量的仪表复校费用。

　　2系统工作原理和结构组成

　　标准表法是使液体在相同时间间隔内连续通过标准表和被校表，用比较的方法确定被校表误差的方法。根据液体不可压缩的原理，在同一管道中任何时刻不同截面处的流量均相等，即标准表的流量 VS等于被校表的流量 VM。为保证流量的恒定，检定时水箱内的水处于溢流状态。检定开始，流量调节到指定值，待流速稳定后，同时对标准表与被检表的脉冲信号计数，一段时间后，同时停止两流量计的计数并记录。假设计数值分别为 NSNM，该流量点处，标准表的仪表系数为 KB(l/m3)，则被检表的仪表系数 KM(l/m)：

　　VS为流过标准表与被检表的累积体积流量, 单位为 m3。

　　NS为标准表的输出频率;

　　NM为被校表的输出频率;

　　KB为标准表的仪表系数;

　　KM为被校表的仪表系数。

　　因此, 要得到被检表在检定流量下准确的仪表系数 KM, 必须保证准确地测量 NS、KB和 NM的值。

　　本文的水流量标准装置是以高精度涡轮流量计为传递标准，以水泵作为动力源对被校涡轮流量计进行检定的。采用标准表与被校表串联连接的方式，将精度为 0.15级的标准表在其量程范围内取10 个测量点，标定出对应点的仪表系数，将这 10 个数据存入计算机内存，保证仪表检定的准确性，计算机再把这 10 个数据进行线性化处理得到两点之间的仪表系数。

　　装置采用由水箱出口→水泵入口→水泵出口→过滤器→标准流量计→被校流量计→水箱入口的密闭回路自循环式液流系统。系统组成如图 1 所示。其中测试和控制部分由微机测控系统、交流变频调速装置、电动机和水泵等组成。

　　2.1 水箱的设计

　　作为稳压容器的水箱，其外形尺寸为:6000×2000×1800(mm3), 装水容量约为 20m3。试验表明，此容量能够满足稳定流场，减小温升的要求。在最大流量时，完成一次循环需 107s。水箱的作用主要有两点，一是储存足够量的水，以保证在检定过程中水温的变化不超过 1℃，二是减少因水流冲击引起的水面波动，其内部加一定数量的带孔隔板，以消除水中的气泡。在流量波动小于 5%，波动的周期大于涡轮流量计惯性常数的 10 倍时，流量波动对 0.2%装置产生的影响可以忽略。