差壓液位計檢定裝置的研究與實踐

劉敦利 蔡 勤 劉 明

新疆計量測試研究院 流量計量第一測試研究所 （新疆 烏魯木齊 830011）

差壓液位計檢定裝置的研究與實踐

劉敦利 蔡 勤 劉 明

新疆計量測試研究院 流量計量第一測試研究所 （新疆 烏魯木齊 830011）

差壓液位計的檢校驗工作一直發展緩慢，沒有形成一套值得推廣的方法和裝置。研究并建造了一套差壓液位計檢定裝置，該裝置造價低廉、結構簡單、安裝快捷、操作簡單，且準確度高、實用性強，在差壓液位計檢校驗工作中具有較高的推廣價值。

差壓液位計 檢校驗工作 檢定裝置 壓力校驗儀

差壓液位計的工作原理是通過檢測液面上下兩點之間的壓力差來實現液位的測量。在現代工業生產、運輸和存儲等環節，差壓液位計起著重要的作用。近年來，隨著工業的發展，差壓液位計的種類、數量也日益增長。

相對應于差壓液位計的廣泛應用，其檢校驗工作卻比較滯后。有的單位提出建造水塔式檢定裝置[1,2]，但從空間角度考慮，這種裝置需要足夠的高度和占地面積，造價大；從操作過程考慮，這種裝置液位高度變化緩慢，操作復雜，檢定時間長。基于以上缺陷，這種裝置沒有得到有效的推廣。

1 檢定裝置的原理

JJG 971-2002《液位計檢定規程》[3]中壓力式液位計的數學模型為：H=Δp/ρg。在介質密度ρ和重力加速度g確定的情況下，液位的高度與同一深度的壓差Δp成正比。因此，可以用標準壓力發生器產生的壓力模擬液位，對于量程大于2m的液位計，需要用模擬液位的檢定方法進行全量程的檢定。

差壓液位計屬于壓力式液位計，其最大量程一般都在5m以上，所以完全可以也需要采用壓力模擬液位的方法進行檢定。

本文依據檢定規程，基于打壓方法研發了一套差壓液位計檢定裝置，實現了安裝快捷、操作方便、省時省力的檢定過程。裝置成本低廉、結構簡單、準確度高、實用性強，具有較高的推廣價值。

檢定裝置的主要部件有：壓力發生器、壓力標準器和液位計放置臺。通過連接銅管分別連接壓力發生器和壓力標準器、被檢液位計，通過打壓方法向壓力標準器和被檢液位計同時傳送壓力，比對兩者的數值，計算被檢液位計的示值誤差。

2 功能特點

2.1 結構簡單

本裝置造價適中，且體積較小、安全性高、結構簡單，可以直接放置在校驗臺上。基于量程的限制，最大壓力一般小于0.5MPa。

2.2 設計合理

差壓液位計必須垂直放置[4]，因此，裝置設計垂掛式支撐臺，方便安裝和讀數。同時，考慮到不同的檢定高度，在支撐臺設計多組支撐柱，適合不同高度的掛放。所有支撐柱與支撐板之間采用轉軸連接，使用完畢后可以把支撐柱收縮放置，節省空間。另外，還設計一組可以調節相對距離的支撐柱，以適用不同規格的液位計。

2.3 安裝快捷

檢定過程的安裝包括被檢液位計的安裝和與連接軟管的安裝[5]。前者通過液位計后端的一組螺孔直接垂掛在支撐柱上，十分簡捷。后者采用快速接頭方式，把連接銅管接頭處設計螺紋式銅塞，安裝時把銅塞旋轉進液位計接入口。

3 檢定裝置的實現

差壓液位計檢定裝置原理如圖1所示，壓力校驗儀作為裝置的壓力標準器；臺式壓力泵作為標準壓力發生器；通過支撐臺用來固定被檢液位計；利用銅管分別連接被檢液位計、壓力校驗儀和臺式壓力泵，從而構成了整套檢定裝置。

在設備的選用中，壓力校驗儀需要有較高的準確度等級和分辨力，臺式壓力泵的穩定性較好[6]，液位計支撐臺需要加工制作，支撐柱需要較好的材料，能夠滿足液位計的重量。

4 檢定過程

4.1 操作程序

依據檢定規程和被檢液位計的量程設置檢定點。檢定過程分為上行和下行兩部分。從最小量程開始，通過臺式壓力泵手動打壓，壓力校驗儀和被檢液位計壓力上升，觀察壓力校驗儀壓力，達到預定檢定點后，停止打壓，等待示值穩定后讀取兩者的壓力值并記錄。繼續打壓以檢定其他檢定點，直到完成最大檢定點。

打開臺式壓力泵閥門，使壓力逐漸降低，降到預定檢定點后關閉閥門，等待示值穩定后讀取并記錄壓力校驗儀和被檢液位計的壓力值。打開閥門使壓力繼續下降以檢定其他點，直到完成最小點的檢定。

4.2 檢定示例

取一臺常規的差壓液位計，量程0～50kPa、準確度等級2.5%FS。安裝在檢定裝置上，在量程范圍內均勻選擇5個檢定點，按照上述操作程序完成檢定，歷時近10min。檢定記錄見表1。

示值誤差及回差的計算公式分別為（1）、（2）：

式中si—第i檢定點示值誤差，%FS；

qi—第i檢定點被檢壓力值，kPa；

qri—第i檢定點標準壓力值，kPa；

qmax—被檢液位計最大量程，kPa；

Δsi—第i檢定點回差，%FS；

si下—第i檢定點下行示值誤差，%FS；

si上—第i檢定點上行示值誤差，%FS。

被檢液位計示值誤差s=|si|max，回差Δsi=Δsmax，由此得到：s=-1.8%FS，Δs=0.8%FS。根據被檢液位計的準確度等級，該差壓液位計經檢定合格。

表1 檢定記錄數據表

5 結 語

本差壓液位計裝置是新疆計量測試研究院科研項目《液位計檢定系統研發》的內容之一，項目在本裝置的硬件基礎上嘗試實現自動打壓系統、壓力值的自動傳輸、以及環境溫濕度的自動采集功能，以期通過軟件系統完全實現差壓液位計的自動檢定、數據處理和證書出具等功能。

[1]聶華,張帆.差壓液位計內置式取壓方法[P].中國:CN 101206133A, 2008-06-25.

[2]聶華,李衛,首曉潔,等.差壓式液位計取壓方法的研究[J].石油工程建設,2010(1):137-138.

[3]JJG 971-2002液位計檢定規程[S].

[4]魏鳳麗,曹朝輝,郭玉琴.如何正確安裝并合理使用差壓式流量計[J].中國計量,2006(8):58.

[5]胡忠澤.差壓法測量液位問題探討[J].石油化工自動化,2001(6):60-61,63.

[6]崔豐起.差壓流量計的誤差分析[J].工業計量,2005(4):64.

The calibration and verification of differential pressure liquid-level meter is always developing slowly,not forming a method or device worth to be promoted.Therefore,a verification device for differential pressure liquid-level meter is built up in this study,characterized by the low price,simple structure,prompt installation,simple operation,high accuracy and powerful practicality. And this device has high promotion value in the calibration and verification of differential pressure liquid-level meter.

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劉敦利 (1984-),男,理學碩士,工程師,從事流量、容量計量相關工作。

黃永場

2012-03-29