一种新的活塞位移型液体流量校准装置

　　1　引　　言

　　近年来,随着科学技术的进步,流量测量技术得到了高速的发展,与之相应的流量校准技术也愈来愈被国内外专家学者和有关部门重视。

　　传统的液体流量校准方法有两类:其一是容积(时间)法;其二是质量(时间)法。以此两类基本方法为基础,多年来世界各国研究发展了多种液体流量校准装置,这些装置各自有不同的优缺点和适用范围,且各种装置的技术水平都在不断提高和完善。

　　90年代初,西方推出了一种新的活塞位移型液体流量校准装置,它是采用活塞油缸的结构方式在体积管校准技术的基础上发展而成,基本原理属于容积——时间法,也可称作位移——时间法。我们按该原理于1997年研制成功了一套滑油流量校准装置。

　　2　装置工作原理

　　如图1所示,电机匀速拖动活塞把油从油缸中排出并通过被校流量计。若在时间间隔t内,活塞移动所排出的油的容积为V,则实际(标准)流量qs为:

　　qs=V/t        (1)

　　把qs与被校流量计相应的指示流量q相比较,即可确定被校流量计的误差,从而达到校准流量计的目的。

　　图1中,球栅尺(也可用光栅尺)用来测量活塞的位移量。电机控制单元用来接收计算机指令,对电机转速进行控制。P1、P2和T1、T2分别为两支压力和两支温度传感器,其中P1和T1用来测量油缸出口的油压和油温,P2和T2用来测量被校流量计处的油压和油温,这四个量用来进行标准容积的压力和温度修正。由微机控制整个系统,并对采样值进行计算,最后输出校准结果。

　　活塞位移型原理与体积管的主要区别是,在产生标准流量qs的式(1)中,对体积管来说,V是常数,对t的测量有时关心(校瞬时流量计),有时不关心(校容积式流量计);而在活塞位移型装置中,V和t均是变数,且均需进行测量。

　　3　校准装置的设计

　　3.1　主要技术指标

　　流量范围:(0.1～10)m3/h

　　装置不确定度uc:0.05%

　　装置流量稳定性:0.02%

　　校准温度范围:室温～150℃

　　3.2　机械主体系统设计

　　活塞油缸系统是校准装置主体系统的核心。设计中主要考虑下述四点:

　　(1)按装置总不确定度的要求确定油缸和活塞杆的加工准确度要求。

　　(2)活塞、油缸、导轨、电机轴等之间的配合准确度要求。

　　(3)设计时要充分考虑到便于装配时的调整。

　　(4)活塞运动过程中的密封性保障。

　　3.3　硬件设计

　　系统测控部分硬件结构如图2分为三个模块:数据采集模块、I/O通讯模块、计数和逻辑控制模块。这三个模块均采用微机PC总线形式。