一种高精度液体流量标准装置

0 引 言

    流量计量是科学计量的重要组成部分，液体流量计量与测试技术在各领域得到了广泛的应用，推动并支持了国民经济的不断发展。现阶段，高精度的液体流量标准装置的研究、建立和应用成为了液体流量计量和测试技术发展的主要环节，并普遍引起了国内外的高度重视^[1]。

    该装置选择以水作介质，采用变频调节，离心式水泵和潜水泵相结合，电磁流量计作传递标准的标准表法和静态质量法作原始标准的高精度液体流量标准装置。其优点是：精度高，可靠性好，流量范围大，性能稳定，运行成本低，操作方便，自动化程度高，对环境无污染。

1 系统的硬件构成

1.1 标准装置的主要结构

    标准装置主要由水源系统、试验管路、工作标准、稳压系统、控制系统、监控与数据采集系统 6 部分组成^[2]，其一般构成见图 1^[3]。

    静态质量法液体流量标准装置由稳压水源、试验管路系统、流量调节阀、标准天平、称量容器、换向器、计时器、控制和数据采集处理系统组成。其工作原理为：将被检流量计安装到试验管路中，通过水源循环系统，以天平作为标准器，用秤量一定时间内流入容器内的流体总质量的方法来求出被测液体的流量。比较流量标准器和流量计的输出流量值，确定被检流量计的计量特性。质量法装置的准确度等级较高，可以达到 0.05 级。

    标准表法液体流量标准装置由稳压水源、试验管路系统、标准流量计、流量调节阀、计数计时器、控制和数据采集处理系统组成^[4]。其工作原理为：将被检流量计安装到试验管路中，通过水源循环系统，采用高精度电磁流量计作为标准仪表对其他工作用流量计进行校正。从同一时刻开始记录标准流量计和被检流量计的输出信号，经过一段时间同时停止记录，比较标准流量计和被检流量计的输出信号值，确定被检流量计的计量特性^[5]。其准确度等级可以达到0.2级。

1.2 试验管路设计

    （1）管路口径。设计管路为 2 个工作台位，分别为准15 mm，准25 mm，准32 mm，准40 mm，准50 mm，准65 mm和 准80 mm，准100 mm，准150 mm，准200 mm，准250 mm，准300 mm 共 12 个检测口径试验管路^[6]。

    （2）密封性。在工作压力下各部件的连接处不应有泄漏现象。

    （3）管路条件

    1）管道采用并联布置，一条试验管路可以用并联的多台标准电磁流量计，实现标准表的组合能够检定大流量仪器设备的目的。

    2）标准流量计的前后直管段应大于标准流量计所需直管段的设计要求。管内流体只有通过足够长的直管段以后才能形成以管道中心线为对称轴的一个抛物面，由于流动过程中存在各种干扰，液体流经阻力件（如弯头、三通、阀门等）时，流速分布会发生畸变以及产生旋涡，这种情况称为非充分发展管流。非充分发展管流只有在很长的直管段末端或加装流动调整器后速度分布才能恢复到充分发展管流。