當(dāng)前，科技的發(fā)展要求國(guó)防計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)要不斷提高工作效率，為其提供及時(shí)、準(zhǔn)確、可靠的計(jì)量服務(wù)。對(duì)于流量計(jì)量來(lái)說(shuō)，各種流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是實(shí)施計(jì)量服務(wù)的主要手段，其自身的功能、精度與*程度就顯得至關(guān)重要。
我站在現(xiàn)有流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的改造方面做了大量的工作，從中也積累了一些經(jīng)驗(yàn)和方法。下面本文就以本站的燃油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為例論述實(shí)現(xiàn)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置微機(jī)自動(dòng)控制校準(zhǔn)等多方面技術(shù)改造的過(guò)程及方法，使其提高工作效率，從而更好地滿(mǎn)足當(dāng)前國(guó)防科技工業(yè)在燃油流量計(jì)校準(zhǔn)方面的需求。
1 裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1 裝置的結(jié)構(gòu)
裝置主要由泵（3臺(tái)）、貯油箱、標(biāo)準(zhǔn)秤（兩套）、稱(chēng)量容器（兩套）、工作砝碼、試驗(yàn)管路等部分組成，共分為大流量、小流量?jī)商追Q(chēng)量系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)大系統(tǒng)、小系統(tǒng)），見(jiàn)圖1。
圖1 燃油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
1.2 工作原理
開(kāi)啟泵11（或12、13），將流量調(diào)節(jié)閥8調(diào)至合適的流量，燃油通過(guò)整流器16及被檢流量計(jì)10、標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)9進(jìn)入稱(chēng)量容器4，又通過(guò)底閥5流入貯油箱6，形成循環(huán)。試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)打開(kāi)控制電磁閥7，關(guān)閉底閥5，當(dāng)稱(chēng)量容器4中增加的液體達(dá)到預(yù)定質(zhì)量m1（皮重）時(shí)，秤桿抬起，由傳感器感受的信號(hào)啟動(dòng)流量積算儀同步記下時(shí)間和流量計(jì)脈沖數(shù)，當(dāng)稱(chēng)量容器4內(nèi)的液位達(dá)到第二次預(yù)設(shè)質(zhì)量m2時(shí)，秤桿又抬起，光電信號(hào)傳感器1的信號(hào)使積算儀的計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)停止，記下時(shí)間、脈沖。根據(jù)收集到的質(zhì)量（m2-m1），測(cè)量時(shí)間間隔，通過(guò)換算即可計(jì)算出容積流量
式中：qv為體積流量，m/s；m為標(biāo)準(zhǔn)砝碼質(zhì)量，kg；k為秤臂比值，無(wú)量綱，檢定時(shí)給出；ρw為標(biāo)準(zhǔn)砝碼密度，kg/m3；ρ0為空氣密度，kg/m3；ρ1為油液密度，kg/m3；t為測(cè)量時(shí)間，s。
打開(kāi)底閥5，放空稱(chēng)量容器4內(nèi)的燃油，重復(fù)以上步驟完成一臺(tái)流量計(jì)的校準(zhǔn)。
1.3 裝置改造前的工作狀況
該標(biāo)準(zhǔn)裝置是我站上世紀(jì)80年代初從美國(guó)COX公司引進(jìn)的COX311-AHT型燃油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其性能指標(biāo)與當(dāng)時(shí)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局（NBS）的標(biāo)準(zhǔn)基本相同，具有很強(qiáng)的比對(duì)功能。自安裝之后，就一直擔(dān)負(fù)著國(guó)防系統(tǒng)多家科研院所和企業(yè)的各種燃油流量計(jì)的校準(zhǔn)任務(wù)。
由于受當(dāng)時(shí)技術(shù)水平的限制，該裝置的校準(zhǔn)及數(shù)據(jù)處理過(guò)程基本人工化，工作效率不高，其中對(duì)參與運(yùn)算的流體狀態(tài)參數(shù)（溫度、脈沖、時(shí)間、密度等）都為人工讀取。另外因試驗(yàn)工作繁重，裝置長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)，致使裝置系統(tǒng)內(nèi)多種機(jī)械、電子元件都受到一定程度的損害甚至不能正常使用。
另外從我們多年來(lái)工作中了解到的情況來(lái)看，燃油流量計(jì)的實(shí)際使用環(huán)境千差萬(wàn)別，大概80%的流量計(jì)工作溫度不是常溫或室溫，所以由于校準(zhǔn)狀態(tài)和工作狀態(tài)的不同，也會(huì)帶來(lái)一定的使用誤差。
2 實(shí)施裝置改造的具體措施和方法
（1）裝置的溫控系統(tǒng)
為實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)介質(zhì)可變溫的目的，我們做了以下工作：加工了冷、熱水箱各一個(gè)，每個(gè)水箱容積為1.1m3，其中熱水箱為電和蒸汽加熱組合方式，另配2臺(tái)管道泵，泵的流量為6～10m3/h，揚(yáng)程30m，以水和油的熱交換來(lái)改變油溫，達(dá)到變溫的目的。可變溫范圍為從常溫到80℃，使該裝置具備了能zui大限度地復(fù)現(xiàn)被檢流量計(jì)實(shí)際工作狀態(tài)的能力。從而減少了因校準(zhǔn)狀態(tài)與工作狀態(tài)不同所造成的誤差，確保校準(zhǔn)工作的科學(xué)性和嚴(yán)謹(jǐn)性。
（2）裝置試驗(yàn)管路更新和標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)裝置的添加
為了提高校準(zhǔn)工作效率并減少標(biāo)準(zhǔn)秤的使用次數(shù)、延長(zhǎng)其使用壽命，我們將裝置的試驗(yàn)管路預(yù)留了標(biāo)準(zhǔn)表接口，配備了一組標(biāo)準(zhǔn)表（標(biāo)準(zhǔn)表為渦輪流量計(jì)，型號(hào)口徑為Ф15，Ф25，Ф40，Ф50，Ф80，Ф100各一臺(tái)）。這樣裝置可實(shí)現(xiàn)三種校準(zhǔn)方式：*，被校流量計(jì)使用精度高時(shí)使用稱(chēng)量法；第二，被校流量計(jì)使用精度不高時(shí)采用標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)；第三，當(dāng)被校流量計(jì)數(shù)量較多時(shí)，可同時(shí)在試驗(yàn)管道上串聯(lián)安裝兩臺(tái)同型號(hào)的流量計(jì)并一次檢出。由此看出，裝置試驗(yàn)管路的改造，使其又多了一種標(biāo)準(zhǔn)表校準(zhǔn)的方法，給流量計(jì)的校準(zhǔn)工作所帶來(lái)的效率也是顯而易見(jiàn)的。
（3）裝置內(nèi)控制設(shè)備及電氣控制元件的改造
由于該裝置制造年代久且多年使用過(guò)頻，其控制系統(tǒng)部分電、氣控元件老化、損壞，可操作性差。例 如大小泵的轉(zhuǎn)換控制、稱(chēng)量容器底閥的開(kāi)啟、關(guān)閉等均為人工操作。所以針對(duì)裝置在控制系統(tǒng)方面存在的問(wèn)題，我們做以下改造：
①安裝3臺(tái)電控氣閥，分別控制大、小泵的轉(zhuǎn)換和大、小系統(tǒng)稱(chēng)量容器底閥的開(kāi)啟和閉合；
②將大小系統(tǒng)試驗(yàn)管路上安裝兩臺(tái)電動(dòng)/手動(dòng)自動(dòng)球閥及兩套氣動(dòng)伸縮夾具，zui大程度地方便了對(duì)不同型號(hào)流量計(jì)的裝卸，尤其是特殊尺寸流量計(jì)的裝卸，提高了這方面的工作效率；
③大、小系統(tǒng)試驗(yàn)管路上分別安裝兩套溫度、壓力傳感器，并由計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)狀態(tài)參數(shù)的自動(dòng)采集；
④配備一臺(tái)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)及一臺(tái)流量積算儀，同時(shí)更換與其相匹配的信號(hào)發(fā)生器兩個(gè)，完成了對(duì)裝置控制系統(tǒng)的改造，使其具備了微機(jī)自動(dòng)控制校準(zhǔn)的功能。
（4）裝置微機(jī)自動(dòng)控制校準(zhǔn)軟件系統(tǒng)程序的配置
該軟件以C++為開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行編程，使軟件系統(tǒng)具備檢定參數(shù)設(shè)定、校準(zhǔn)秤和油泵選擇到流量計(jì)檢定過(guò)程、數(shù)據(jù)處理、校準(zhǔn)結(jié)果的輸出和存儲(chǔ)功能。其軟件具體程序流程如圖2所示。
S：檢定參數(shù)設(shè)定；R：檢定結(jié)果及數(shù)據(jù)查詢(xún)；L：檢定曲線；G：工藝流程圖；
M：人工數(shù)據(jù)輸入；T：變送器參數(shù)設(shè)定；P：證書(shū)打印
圖2 校準(zhǔn)軟件程序流程圖
3 總結(jié)
改造后的燃油流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，從校準(zhǔn)功能到自動(dòng)操作程度上都優(yōu)于改造前，具體體現(xiàn)在以下方面：
（1）增添標(biāo)準(zhǔn)表法流量校準(zhǔn)功能，成倍地提高了校準(zhǔn)流量計(jì)的工作效率，尤其是在成批量校檢流量計(jì)時(shí)更為顯著；
（2）對(duì)參與運(yùn)算的流體狀態(tài)參數(shù)實(shí)施在線自動(dòng)采集由微機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多參數(shù)補(bǔ)償，消除了因人工讀取狀態(tài)參數(shù)所帶來(lái)的人為誤差；
（3）裝置大系統(tǒng)試驗(yàn)管路經(jīng)改造后（將原來(lái)的80mm口徑管路改換為100mm口徑的管路）使其zui大流量由原來(lái)的90m3/h提高到現(xiàn)在的104m3/h；
（4）微機(jī)自動(dòng)控制校準(zhǔn)系統(tǒng)的配置，使裝置基本具備了自動(dòng)校準(zhǔn)流量計(jì)的功能?，F(xiàn)除裝卸流量?jī)x表和使用流量調(diào)節(jié)閥調(diào)流量為人工操作外，其他操作均已實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)化。從而達(dá)到裝置改造的zui終目的。
4 結(jié)束語(yǔ)
流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的研究和應(yīng)用是流量計(jì)量和測(cè)試技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，現(xiàn)今將微機(jī)、傳感器等高科技技術(shù)應(yīng)用在多種流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上，實(shí)現(xiàn)多功能、多參數(shù)補(bǔ)償為一體的自動(dòng)化校準(zhǔn)已成為現(xiàn)實(shí)。我們相信，隨著今后科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，在廣大流量計(jì)量科研人員的共同努力下，流量計(jì)量測(cè)試技術(shù)將會(huì)提高到一個(gè)更高的水平。
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