水表和換向器檢定雙計時原理的方法探討

(深圳市計量質量檢測研究院民生計量測試所 廣東 深圳 518055)

一、引言

現在存在高準確度靜態容積措施水流量標準設備于對機械式的大口徑水表進行檢測時示值誤差檢定的質量是不盡人意的，觀察試驗得到的結果也是不滿意的，對其相關原因進行分析，發現和檢定措施有著一定關聯。大家都知道，靜態容積措施水流量標準設備不確定性關鍵是來自于工作量裝置以及換向設備所引進不確定度。而且工作量設備不確定度為可預測可把控的，還有換向設備不確定度通常難以預測以及控制，尤其是在設備用在檢測機械式的水表這種非電量流量設備的時候，換向體系引進不確定度是極為繁雜的。對電磁、渦輪以及渦街等多種電量信號的流量計示值誤差進行檢測的時候，其檢測開始以及停止的信號一般是從換向設備發訊。就是換向設備運動進程當中，在運動通過換向過程幾何中點部位的時候，發訊的標桿(一般叫做檔板)會閃檔光電傳感設備，光電傳感裝置輸出信號將流量設備開始計時以及計頻觸發。這類檢定措施當中的換向設備所引入不確定性僅僅為換向行程差不確定性。但是油表、水表這種非電量信號的流量計沒有檢定信號的接口，對于小口徑表還能夠采取靜態啟停措施(于流量設備開始檢定之前以及一次檢定工作結束之后，液體都不會經過被檢表，僅僅于流量設備檢定的時候液體會流進系統)實施檢測工作。不過對于大口徑水表來說，因為復合誤差以及水錘等多方面的因素，采取靜態啟停措施是很難進行操作的。當前一般是采取于檢定流量方式下，在水表的檢定指針旋轉至某一個示值的時候，記錄示值時候，將換向氣動的電磁閥開關打開實施換向。在檢測出用水量達到預定示值的時候，然后再將換向開關啟動。將水表累積的流量和工作量設備示值進行比對，獲得水表示值的誤差。不僅存有被檢表和工作量設備累計時間有差異的狀況，更為嚴重的是這個情況下的換向設備引進不確定度將不再為行程差不確定度，為全部換向體系不確定度。改動檢定措施，設備原有檢測的能力一定也將會改動。所以對水表這種機械式的累積流量設備示值誤差的檢定措施進行研究，以及討論換向設備測試措施使其可以滿足著不大于5%需要，使檢定的質量得到提升，存在著關鍵的現實作用。

二、雙計時法的檢定原理

設該設備原有的計時器是A計時器，而新置的計時設備是B計時器。其水表外部的光電采樣設備信號輸出將并聯著B計時器以及換向氣動的電磁閥。橫坐標的t是表示的時間，而縱坐標的Q是表示的瞬時流量。在坐標上部的陰影面積是代表著工作量設備累積的體積，其下部陰影的面積是流過檢表累積的體積。依據動態啟停方式(就是水表在開始檢定之前以及檢定進程當中，還有一次檢定結束之后，其液體會一直流經水表，工作量設備示值是采取靜態讀數方式)對流量進行調節。假定試驗流量是Q，在被檢表的檢定指針旋轉至某一個體積值的時候，閃擋水表的外部光電采樣設備一次，光電采樣設備輸出信號在將B計時設備出發時開始進行計時，而且也將換向氣動的電磁閥觸發。于Δt2時間之內，換向設備運動通過換向的行程幾何中點部位時候，A計時設備被光電傳感裝置觸發，從而開始進行計時。Δt2時間之內，進到工作量裝置流量從0流量上升到Q，之后，進到工作量設備水流呈現出穩流Q的狀態。通過t3時間，在被檢水表的檢定指針旋轉至預定值的時候，再次對光電采樣設備閃擋，采樣設備輸出的信號使得B計時器會停下計時，而且氣動的電磁閥將有失電問題。氣動的電磁閥由失電至閥芯換位以及氣缸“蓄能”將耗掉Δt4時間，緊接著換向設備開始進行換向，通過Δt5時間該換向將結束。在換向設備運動回經行程幾何的中點位置時，其A計時設備停止計時。Δt5時間之內，進到工作量設備流量從Q降到0。準確來說，換向的時間從氣動的電磁閥換為蓄能時間與換向運動的空程時間以及水流的換向時間這三個部分構成的。

三、實驗與討論

不管Δt1和Δt4，以及Δt2和Δt5是不是相同的，其換向設備運動曲線的軌跡f1(t)與f2(t)有是怎樣的，在理論上一直會存有一體積ΔV，來使曲線oacd與曲線efgi所包絡體積的等式是成立的。

檢定措施不一樣，換向設備所引進不確定度是不一樣的。Δt=tm-ts所反映出是指的換向體系對稱特點，依照這個能夠計算出換向設備不確定度。下表1為DN80液體流量的標準實驗設備之上，實驗流量為150m，而工作量設備的容積是3000L換向裝置實驗結果的匯總。

實驗的結果表明了兩類檢定措施A類的不確定度均是比較小的，這說明了換向體系重復性能是比較好的，試驗進程是可信的。雙計時措施檢定的結果表明了，這個換向裝置換進工作量設備和換出工作量設備時間是顯然不相同的，存有非常大的體系誤差。對換向電磁閥的結構原理進行分析得到：電磁閥沒有得電的時候，彈簧將銜鐵推動，銜鐵將鋼球給牢固頂于閥門座之上，來使得A氣道是不流通的，B氣道是流通的。在電磁閥得電時，線圈所產出電磁力將彈簧力克服了。電磁閥構造與工作原理表明了這個流量設備選取換向電磁閥自身為非對稱設計。電磁閥的氣道換位中施力的大小大約差了一倍左右，并換向設備換入和換出工作量設備時間位移差了一倍左右，實驗信息換出時間之前負號證明了這方面。流量設備檢定措施是依照某個實驗流量之下，換向得到測量體積和多次換向得到體積差來對換向設備行程差不確定度進行評定，為一類間接測量措施。行程差措施為一類直接的測量措施，測量出Δt2和Δt5時間差。但是雙計時措施是利用換向設備行程幾何的中點當做參考位置。氣動的電磁閥不對稱工作特征，對于電量信號流量計檢定將不會產出作用，由于換向設備發訊為氣動的電磁閥換位后實施的，不過對于機械累積表的檢定而言，氣動電磁閥為被檢流量表在開始進行計量之后再進行換向，不確定度對測量的結果有著明顯影響。

四、結束語

液體流量設備建設當中，應當關注氣動電磁閥的產品設計方面選型。即使是采取增大檢定用水量這個措施可以使得換向體系引進不確定度減小，不過這將直接造成設備建設投資的增大以及檢定的工作時間加長。雖然說運用著雙計時措施測試換向設備不可以將換向設備相對的不確定度直接獲得，不能和OIML R49需要比對，不過由時間差方面可以分析出這個換向裝置優缺點，來評價由此所引進不確定度。采取雙計時措施，投資較少，且技改非常簡易，有著下述幾方面優勢：

第一，進過對換向裝置系統差進行修正，就是將被檢表的通流時間和工作量設備累計時間的不一致引進誤差進行修正，可以使水表示值的誤差檢定不確定度得到明顯提升；

第二，依照ts與tm值，可以隨時對換向裝置系統工作狀況進行檢查，便于對檢定工作的質量進行分析；

第三，能夠使得檢定的用水量減少，檢定的時間縮短，從而使得檢定的效率得到提升；

第四，不求換向的速度，能夠使得換向設備氣源的工作壓力有效降低，對氣耗減小以及換向突爆噪聲減小是有利的。