标准体积管检定规程(容积法)-无锡求信-流量计专家
标准体积管检定规程(容积法)
标准体积管检定规程(容积法)
&&& 本规程适用于以水作介质的新生产、使用中和修理后的各种型式的标准体积管的检定．
一、技术要求
&&& 1& 待标定或核定的标准体积管，必须具有包括型号规格及有关参数的名牌，必须符合该产品的各项技术指标．
&&& 2& 体积管在额定流量范围内，应能顺利地将球导入锥度管，并顺利地将球从液流中分离出来．
&&& 3& 球到达第一个检测开关之前和在标准容积段内运行时，密封机构必须保证密封，并便于检查．
&&& 4& 液压系统(包括推球器、液压插销和液压换向阀)必须完善、可靠．
&&& 5& 检测开关发讯和配套使用的计数器的计数必须准确、可靠．
&&& 6& 使用的一级压力表、一等温度计及用于液压系统的2．5级压力表都必须有检定合格证书．
&&& 7& 球，除必须符合产品的技术指标外，使用的球必须比体积管内径大l一4％．
使用中和修理后的体积管检定时，必须进行清洗．
二、性能试验
&&& 8& 耐压试验．在最大工作压力1．5倍的压力下，如10分钟内体积管的本体各处无泄漏或塑性变形，则耐压试验合格．
&&& 9& 密封性试验．密封性试验是检查密封机构的密封性能，即检查是否有液体不经标准容积段计量，而直接从密封机构漏入出口处．如10分钟之内无泄漏，则密封性合格(试验方法见附录1)．
&&& 10& 漏失量试验．在工作压力下，当球在标准容积段内运行时，应保证球与体积管内壁之间有良好的密封性能．球后的液体超越球而流到球的前面的量不得大于体积管容积的0.006％。
&&& 11& 行车试验．在标准体积管的各项试验和容积示值标定合格后，对车装式标准体积管还必须作行车试验，在三级公路的路面上行车150公里后，再按规程作耐压试验和容积示值标定。复捡—次，若其容积复检值v满足下面的关系式，则行车试验合格．
：体积管的标准容积(m3)；
v：体积管容积示值的复现性指标；
s：标准量器的允差．
三、标定系统及安装要求
&&& 12& 检定时所需要的仪器设备
&&& 12．1根据待标定的体积管的设计容积，选择一组一等标准量器．测量余量(小于体积管设计容积的2％的量)的量器，可以用二等量器．
&&& 12．2一台与标准量器相适应的换向器或换向阀．（对于两台500升的标准量器换向能力可选在2—10m3／时）．
&&& 12．3除体积管的专用温度计外，尚需测量范围为0一50℃的实
验室一等温度计三支。
&&& 12．4与最小额定流量相应的水泵、调节阀以及可容纳二倍于体积管设计容积值的水的水池．水质应保持清洁。
&&& 13& 标定系统(以图2流程为例)．体积管的人口可直接与水泵相连出口经调节阀接至换向器．如有必要可以考虑安装消气器、整流器、过滤器等附加设备．
&&& 14& 泵的吸入口应远离回水管的出口，回水管的出口应没于水中．
15& 从体积管的出口到换向器之间的辅助管线应尽量短，弯头应尽量少，从检测开关D2 到流量调节阀之间的容积与体积管的设计容积之比应尽可能小于1／10．同时，应使体积管有一定的背压．在标定压力下各联结处不得有泄漏现象．
16& 在标定流量下，换向器应无溅水、漏水和存水的现象．
&&& 17& 开始计量和结束计量时，换向器的换向应由检测开关控制，在计量过程中，可采用其他别的形式换向，换向必须可靠、无误．
四、体积管的示值检定
&&& 18& 所谓体积管的示值标定，就是标定检测开关D1、D2之间的容积值．用标准量器计量球在标准容积段内运行时所置换出来的水的体积，从而确定体积管所给出的标准体积．
&&& 19& 检定程序
&&& 19．1量器分配．根据待标定的标准体积管的设计容积，计算、分配各量器的计量次数。
&&& 19．2排气．启动水泵，打开各个排气阀，向体积管内充水，使水经体积管，换向器标准量器流回水池．进行一段时间的水循环，当确认排气阀已无气泡排出时，关闭排气阀．
&&& 19．3测量体积管入口，出口，标准量器出口及水池的水温，当确认整个水循环系统的水漫达到平衡时，方可进行标定．为加速水温趋于一致，也可投球，使球随液流在体积管内运行．
&&& 19．4按规定湿润标准量器的内壁．使量器处于准备状态．
&&& 19．5调节流量调节阀，以达到适当的流量．&
(流量大小以所用量器能连续倒换及换向器的行程差所带来的误差可以忽略为原则)．为保证球能够以同一速度通过检测开关Dl、D2，在一次标定中调节阀的开度应保持不变．
&&& 19. 6开始标定．使球在体积管内随液流运行．用标准量器测量检测开关Dl、D2之间被球置换出来的水的体机，测定各次量器所计量的水的温度，并记录之．
&&& 19．7当球到达检测开关Dl时，读取体积管出口处的压力值作为该次标定时检测开关D1、D2处的平均压力；读取体积管进、出口处的温度取平均值作为该次标定时的体积管温度．
&&& 20& 在一次标定中，水温的变化不得超过l℃．
21& 重复操作程序19．2，19．6，19．7进行多次测定．
22& 标准体积管的标准体积值的确定．
&&& 22．1单向型，取两个检测开关之间的标定值为体积管的标准体积值．
&&& 22．2双向型，取两个方向上的标定值之和，即球从检测开关D1到D2，及从D2到D1的两个标定值之和，为体积管的标准体积值．
&&& 23& 标定次数不得少于6次．
&&& 24& 按上述操作程序所量得之水的体积，是在实际标定条件下量得的．因此，有必要把测量结果换算到标准状态下[20℃；一个大气压]
24．1计算公式
式中：Vm：标准体积管的标准体积(m3)
Vs：标堆量器量得之水的体积(m3)
s、 v、 m分别为标准量器的材质，水和标淮体积管材质的体膨胀系数(1／℃)
tg、tm分别为标准量器和体积管的壁温(用其水温代替)(℃)
Pm：标准体积管内液体的表压力(Pa)
D：标准体积管的公称内径（m）
E：标准体积管材质的弹性系数(Pa)
t：标准体积管壁厚(m)
Fw：水的压缩系数(1／Pa)
24.2由于采用多次测量进行标定，因此，取算术平均值作为体积管的标准体积值．
式中：n：标定次数
&&&&& V：修正后的各次标定值(m3)
25.1 标准误差
式中：Wn：标定值中最大值与最小值之差
&&&&& dn：极差系数
&25．2极限相对误差
式中：t。(k)：置信度为0.05的t分布系数
&&&& k＝(n—1)：为自由度
&&& 25．3粗差弃舍& 按汤姆逊
&&&&&&&&&&&&&
五、检定结果的处理
26& 若标定结果 v≤0.02％，则合格，发给合格证书．
27& 标定结束后，对检测开关应加铅封，如检测开关铅封已破坏则必须重新标定．
28& 检定周期：三年．
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
密封性试验方法
1 三球无阀式
&&& 目的要求，检查球在体积管内起阀门作用时的密封性能．
&&& 方法：
&&& 1．1对于尚未进行组装的体积管，可将短节的一端按上带有加压接头的盲板，将球挤入短节内，用挡板托住球．由加压管向短节内注水，加压．观察并量出从球与管壁间漏出的水量。如在300kPa压力下无渗漏，则密封性能合格．
1．2对于已组装的体积管，可在标定压力下用推球器招球推入工作段，把进口压力和出口压力降至进出口最大工作压力差的二倍，打开泄压阀．将两球之间的水全部放空．观察并量出从泄压阀中漏出的水量，若无泄漏，则密封性能合格．
2双向一球一阀式
目的要求：检查四通阀的密封性能．
方&&& 法：在阀门进出口的最大工作压力下，打开四通阀检漏口阀门，将存水放出，然后观察有无水从阀门中漏出，如无泄漏，则密封性能合格．或观察密封圈之间的压力有无变化．
3& 一球元阀式
目的要求：检查在计量过程中，推球器兼阀栓与阀座之间的密封性能．
&&& 方&&& 法：观察监视阀栓和阀座之间密封性能的压力开关，若有渗漏则压力开关内的平衡将被破坏发出信号．或打开检漏口阀门，观察有无液体漏出．如无渗漏则密封性能合格．
漏失量试验方法
&&& 目的要求；在标定流量下检查球在标准容积段内运行时，球与管壁之间的密封性能．
&&& 方&&& 法：拆下分离体或带检测开关的短节，在体积管的末端接上挡球网，将体积管内的存水排净，吹干．至少应在确认无存水的条件下进行试验．启动水泵，排除球后的空气，使水推球运行，当球停在档球网前时，量出球前的水量，若这一量值不超过体积管容积的
0.006％，则认为试验合格，漏失量可以忽略．
&&&&&&&&&&&&&&&&
检定程序(以二个量器为例叙述)
&&& 1& 量器分配。根据待检定的标准体积管的设计容积，计算、分配备量器的计量次数及余量的计量方法．
&&& 2& 排气．启动水泵打开各个排气阀，向体积管内充水，使水经体积管、换向器、标准量器流回水池，进行一段时间的水循环．当确认排气阀已无气泡排出时，关闭排气阀．
&&& 3& 测定体积管入口、出口、标准量器出口及水池中的水温．当确认整个水循环系统的水温达到平衡时，方可进行检定．为加速水温趋于一致，也可投球，使球在体积管内随液流运行．
&&& 4& 按规定湿润标准量器的内壁．使量器I处于准备状态．这时，水流经量器Ⅱ流回水池．
&&& 5& 调节流量调节阀4，以达到适当的流量(流量大小以两个量器能连续倒换及换向器的行程差所带来的误差可以忽略为原则)．为保证球能以同一速度通过检测开关D1、D2，在一次检定过程中调节阀3的开度应保持不变．
&&& 6& 开始检定．使球随波流运行，当球触发检测开关Dl时，D1发出信号使换向器换向，这时，换向器将水流导入处于淮备状态的量器1中，开始计量．同时，按量器的放水时间关闭量器Ⅱ的放水阀使量器Ⅱ处于准备状态．
&&& 7& 为缩短检定时间，也可以打开设置在量器I、Ⅱ上方的调节阀3、5，分别向量器I、Ⅱ充水．但必须注意，在不改变调节阀4开度的情况下，使量器I、Ⅱ顺利地倒换．
&&& 8& 当液面升至量器I的读数位置时，使换向器将水流导向量器Ⅱ．按标准量器的读数要求读数，并记录之．
&&& 9& 按8反复操作，分别记下量器I、Ⅱ的各次读数值．直到球触发检测开关D2．
&&& 10& 若液面正好升至读数刻线，则读出并记录之．若余量为负量，则可加入同一温度的液体，使其液位升至读数刻线．记下填入的液体量．若余量为正量，则应在球到达D3之前事先量出之．
&&& 11& 测定并记录各次量器所计量的水的温度．
12& 用标准量器量得之水的总体积为：
式中：Vs，t℃下标准量器量得的水的总体积(m3)
Vs，t℃下标准量器I、Ⅱ量得之各次水的体积值(m3)
“十”：为量出值；
“—”；为量入值l
&k；量器I、Ⅱ的使用次数．
&&&&&&&&&&&&&&&&&
计算公式中各项说明
把计算公式（2）改写成
其小：Vs，& 标准量器在ts℃下读得之名义值
& 把标准量器在ts℃下使用时的名义值计算到ts℃下的实际值．ts是标准量器的壁温，这里用标准量器中的水温代替之．
&&& 是体积管内水温与标准量器内水温差所引起的水膨胀修正量．
&&& 把tm℃下体积管的容积值换算20℃标准状态．tm是体积管的壁温，这里取体积管进出口处水温的平均值代替之．
体积管材质的压缩修正量
水的压缩修正置
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
备用球的检验
备用球的容积示值标定．每球各标二次，若二次标定值的平均值V满足关系式(1)则可以互换
检定流量的选择
若换向器的相对行程误差小于体积管容积示值复现性的1／6，则可以忽略，有关系式
根据水流量标堆装置的要求，换向器的最大行程的时间差不大于20ms计算得
&&& t＝600秒&&&
&&& 只要检定时球从D1运行到D2所历时间长于10分钟，由换向器引起的误差可以忽略．这时的流量可作为标定流量．
在多次测量中，若各独自测量值
V1，V2…，Vn
服从正态分机则在其中选出最大值Vmax和最小值Vmin它们的差Vmax—Vmin＝Wa称之为极差．则一次测量的均方根误差为
方法，可以认为适用于只有一个粗差的情况，其内容如下：
&&& l计算一组测定值的平均值．
&&& 2& 以n(测定次数)作为自由度，计算取样值的标准偏差
3& 根据取样数n从表中查出
的值，其信度取0.05，即被剔除的测定值的有效概率为5％。&
4& 若测定值与平均值的偏差大于标准偏差与汤姆逊
的乘积，则可以剔除这个测定值．即若下式成立则Vi可以剔除。
&&&&&&&&&&&&&&&&&
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&&&&一、目前流量计在运行中出现的问题
&&&&第一，流量计的质量。现场检定中经常发现部分新安装的流量计存在质量问题。第二，超范围使用。管道输送流量较小，却选用了测量范围较大的流量计；管道输送流量较大，选用了测量范围较小的流量计。第三，检定工况与管道实际工况差别过大。检定时管道温度和压力与其实际运行工况差别很大，造成
&&&&一、目前流量计在运行中出现的问题
&&&&第一，流量计的质量。现场检定中经常发现部分新安装的流量计存在质量问题。第二，超范围使用。管道输送流量较小，却选用了测量范围较大的流量计；管道输送流量较大，选用了测量范围较小的流量计。第三，检定工况与管道实际工况差别过大。检定时管道温度和压力与其实际运行工况差别很大，造成流量计在正常运行工况下产生很大的计量误差。第四，检定工艺流程。在进行现场检定时，需要关闭流量计正常运行的出口阀，使流过流量计的原油全部进入体积管中，确保计量检定的准确度和体积管的正常工作。第五，环境因素。检定中经常出现脉冲增多或减少的现象，造成计算机不能稳定显示瞬时的流量，使标定工作无法进行。第六，检定人员的资质。鉴定人员素质不高，责任心不强，甚至不了解流量计本身的使用范围和现场实际的使用范围。第七，新流量计未检定。有些流量计未经检定就投入使用。第八，标准装置中含有气体。在检定流量计时，如果标准装置中含有气体，容易造成瞬时流量变动较大。第九，流量计与体积管的温度不平衡。流量计的实际工作温度与体积管的温度未达到平衡就进行检定，导致检定数据不准确，给交接双发带来损失。
&&&&二、降低计量检定误差的方法
&&&&第一，严把流量计质量关。从正规厂家进货，拒绝不合格品。现场检定应检查流量计的运行状态，检查脉冲发讯器的连接部分是否接牢，屏蔽线是否连接。第二，流量计检定是在线检定。对于容积式流量计，工作条件主要是温度和压力，温度每升高1℃，流量计的误差变化为0.07%；压力每变化1Mpa，流量计的误差变化为0.008%，因此检定时要求被检单位将普通压力表更换为精密压力表，且不得随意提高温度和压力，否则检定人员有权拒绝检定。第三，现场检定时要求交油方严禁用缓冲罐输油。第四，现场检定时先用软管连接流量计标定线的进出口端，输油运行15min，然后连接体积管与标定线并实验室检定，以防止被检定管道内的杂质进入体积管。第五，现场检定的准备工作就绪之后，打开计算机进入检定状态，断开与流量计连接的脉冲发讯器，观察计算机有无瞬时流量的显示，几分钟之后如果计算机无瞬时流量显示，则可以进行检定，否则应在排除电磁干扰后进行检定。第六，流量计检定之前要排除体积管标准段内的气体，在备检流量计的不同流量点都要进行排气。第七，冬季检定需要预热体积管，通过一段时间的运行，使检定系统内的温度达到平衡，以减少因检定系统温度不平衡产生的误差。
&&&&三、本次设计的标定系统
&&&&第一，系统组成与工作原理。标定时将待标定的流量计与体积管串联起来，运行输油泵可以连续地改变流量。流量计标定系统用于对流量计进行自动标定，通过切换系统中四通阀的方向对体积管标定的方向进行控制。它可以显示流量计6次标定的脉冲数，同时可以进行基本误差、重复性的计算。第二，体积管的校正。流量计标定系统工作一段时间后需要对体积管进行校正。体积管标定系统用于对体积管进行自动标定，它可以显示6次标定的标准体积、体积管正向标准体积、体积管反向标准体积和体积管标准体积，同时可以进行标准误差、重复性和准确度的计算。第三，控制系统。流量计标定控制系统整个过程全部采用计算机和PLC控制。数据采集采用16路数字量输出/输入（I/O），16路模拟量输入（A/D）。由A/D实时采集流量计、体积管、压力变送器、温度变送器等输出的模拟量，通过数字I/O对电磁阀、四通阀、输油泵等发送控制信号。第四，软件系统。可编程逻辑控制器系统完成现场所有工艺参数采集、设备的控制等任务。PLC设备采用美国AB公司的SLC500系列控制器。通过处理器模块（）上的以太网接口与计量标定系统中的工作站进行实时通讯，传送各种数据。可编程逻辑控制器系统完成的功能为：现场压力、温度工艺参数、阀门的开关状态的采集任务；体积管进出口阀门的开、关控制；四通阀正向反向控制；实时采集流量计脉冲数。计算机实时监控系统可以完成以下主要功能：工艺流程图显示：在工艺流程图上可以显示计量标定系统中的工艺参数与阀门状态；实时参数显示：实时显示计量标定系统中所采集压力、温度和脉冲数工艺参数；趋势图显示：可显示压力和流速的实时趋势及历史趋势，可人工调整趋势显示区间及采样周期；报警功能：参数超过设定值自动产生报警，在报警表里显示，有报警声音提示；检定记录打印：可以打印体积管、1#流量计和2#流量计的当日检定记录和指定日期检定记录。该套软件的开发过程严格遵守中华人民共和国国家计量标定规程《液体容积式流量计（JJG-667-1997）》，参考《液体流量标定装置（JJG-164-2000）》的有关规定和要求，并结合我国各原油输送管道流量标定装置的工艺特点，实现功能齐全、操作方便的目标。
&&&&四、结束语
&&&&第一，该流量计标定系统可以提高流量计的标定速度，缩短标定过程时间。第二，采用计算机系统实现标定过程，标定数据自动检测、处理，避免人为操作误差，确保数据准确可靠。第三，标定过程符合国家标定规程《液体容积式流量计（JJG-667-1997）》的规定，运算模型符合标准要求，标定结果可靠。该系统稳定可靠，使用效果良好，可以推广使用。
&&&&参考文献：
&&&&1、肖汉卿，王王池，孔庆彦等.JJG667-1997液体容积式流量计检定规程[M].中国计量出版社，2004.
&&&&2、赵璄，濮新宏，陈祥斌.原油流量计检定中的问题与对策[J].油气储运，2009（1）.
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