不同介質對三等標準金屬量器標定結果差異性分析*

陳國宇 劉宜仔 賴法全 陳房勇 鐘偉達 陳立玲

不同介質對三等標準金屬量器標定結果差異性分析*

陳國宇 劉宜仔 賴法全 陳房勇 鐘偉達 陳立玲

（廣州能源檢測研究院，廣東 廣州 510000）

針對不同介質對三等標準金屬量器標定的結果差異問題，提出一種不同介質的三等標準金屬量器標稱容量標定補償方法。首先，制定水、油2種介質標定三等標準金屬量器的試驗方案；然后，根據試驗結果計算介質分別為水、油時的計量頸分度容積、三等標準金屬量器標稱容積液位刻度；最后，對比分析不同介質的標定結果差異性。試驗結果表明：對標稱容積為20 L的三等標準金屬量器，采用油標定得到的標稱容積液位刻度比采用水標定得到的刻度低2.77 mm，相應的介質體積少了約5.18 mL。

標準金屬量器；介質變化；標定；容量

0　引言

標準金屬量器以液位刻度線標識標稱容量，是檢定或校準與容量相關器具的重要設備[1-3]。根據標準金屬量器的準確度，通常可分為一等標準金屬量器、二等標準金屬量器和三等標準金屬量器[4]。其中，一等、二等標準金屬量器一般作為標準器具給下一個等級的金屬量器進行量值溯源；而三等標準金屬量器一般在加油站、企業物料配比等場合用作工作量器，完成液貨貿易公平計量或物料定量配比[5-7]。可見，三等標準金屬量器的標稱容量準確性直接關系民生計費的公平性與生產產品的有效性[8-9]。

根據JJG 259—2005《標準金屬量器檢定規程》[10]，三等標準金屬量器的標定介質為循環水或自來水。但在實際使用中，三等標準金屬量器衡量介質往往是油品。由于介質不同，引起三等金屬量器標定結果與實際使用的標稱容量不相符，造成容量測量不準確。

針對介質變化引起的三等標準金屬量器標稱容量差異問題，本文對標定介質分別為水和油時的標定結果進行對比分析，提出介質變化時的三等標準金屬量器標稱容量補償方法。

1　試驗原理

三等標準金屬量器通過液位刻度線標識標稱容量，當往三等標準金屬量器注入的液體剛好達到液位刻度線時，認為金屬量器內的液體體積等于標稱容量。對三等標準金屬量器標定，就是通過測量確認液位刻度線。若二等標準金屬量器20 ℃時的容積為BL，體脹系數為1℃-1；三等標準金屬量器的體脹系數為2℃-1；介質在二等標準金屬量器中的溫度為1℃，在三等標準金屬量器中的溫度為2℃；介質在范圍內的平均體脹系數為w℃-1，則三等標準金屬量器20 ℃的容積為

若1=2，則

若測量得到三等標準金屬量器的液位刻度為mm；三等標準金屬量器計量頸的分度容積為(mL/mm)，則將換算到標稱容量下的液位高度為

2　試驗方案設計

依據JJG 259—2005《標準金屬量器檢定規程》，分別以水、油為標定介質，對金屬量器容量進行測量，試驗方案如圖1所示。

圖1 試驗方案

主要試驗步驟包括：

1）記錄環境溫度、濕度；

2）對二等標準金屬量器、三等標準金屬量器潤壁，測量標定介質的溫度；

3）將標定介質注入二等標準金屬量器剛好達到其標稱容量；

4）打開二等標準金屬量器閥門，標定介質從二等標準金屬量器注入三等標準金屬量器；

5）按照規程靜置2 min后，記錄三等標準金屬量器刻度；

6）打開三等標準金屬量器閥門，放出少量標定介質，再倒入150 mL標定介質，記錄刻度的變化量；

7）重復步驟3）~步驟6）3次，得到3組測量數據。

試驗裝置如圖2所示，主要包括二等標準金屬量器、三等標準金屬量器。這2個標準金屬量器的標稱容積均為20.00 L，材質均為不銹鋼，故1=2= 50×10-6℃-1。標定介質為水時，w= 0.0002℃-1；標定介質為油時，w= 0.0007 ℃-1。由于介質在二等標準金屬量器、三等標準金屬量器內的溫度基本不變，故1=2。根據式(1)~式(3)，可得20=B，=。

圖2 試驗裝置

3　試驗結果分析

試驗環境溫度為21℃，濕度為54 %RH，油的密度為832.7（kg/m3）。

介質為水的試驗結果如表1所示，二等標準金屬量器容積B= 20.00 L，三等標準金屬量器計量頸分度容積= 1.87 (mL/mm)，三等標準金屬量器標稱容積液位刻度= 65.60 (mm)。

介質為油的試驗結果如表2所示，三等標準金屬量器計量頸分度容積= 1.87 (mL/mm)，三等標準金屬量器標稱容積液位刻度= 62.83 (mm)。

表1 介質為水的試驗結果

表2 介質為油的試驗結果

4　結語

本文對采用水、油2種不同介質進行三等標準金屬量器標定的結果差異進行定量分析。通過設計不同介質的標準金屬量器容量標定試驗方案，獲取標稱容積為20 L的三等標準金屬量器分別以水、油為介質的標定結果。其中，以水、油為介質進行標定的計量頸分度容積基本相同。但以油為介質時，三等標準金屬量器標稱容積液位刻度比以水為介質的液位刻度低2.77 mm，相當于體積小了5.18 mL。因此，若用油進行三等金屬量器標定，需對標定結果補償5.18 mL。

[1] 楊經榮,車建軍,劉子勇.一種機械式自動調平的標準金屬量器[J].中國計量,2020(2):94-95.

[2] 鄭云橋.標準金屬量器檢定過程中影響因素分析及探討[J].中國新技術新產品,2019(24):51-52.

[3] 陳晨,史想全,周潔,等.100 L二等標準金屬量器檢定結果的測量不確定度評定[J].中國計量,2019(3):112-113.

[4] 張東飛,胡志剛,陳曹浪.提高20 L標準金屬量器檢定效率的方法探討[J].中國計量,2018(7):111-112.

[5] 曾慶威.標準金屬量器不水平引入的液位偏差補償方法研究[J].計量技術,2018(3):54-56.

[6] Li Jinhai, Tong Rusong; Cao Suosheng. Analysis of uncertainty in standard metal tank volume verification with monte carlo method [J]. Advanced Materials Research, 2013, 2450:1974-1978.

[7] Zhao Cuilian, Chen Yu. A new liquid level measuring system of standard metal tank based on sub-pixel edge detection[C]. In: 2007 IEEE International Conference on Control and Automation. IEEE, 2007: 3207-3212.

[8] 劉小剛.標準金屬量器液面高度的測量方法[J].質量技術監督研究,2017(3):8-12.

[9] 王本草.20 L二等標準金屬量器校準的不確定度評定[J].工業計量,2015,25(S2):119-120.

[10] 中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局,中國國家標準化管理委員會.JJG 259-2005,標準金屬量器[S].北京:中國計量出版社,2005.

Analysis on the Difference of Calibration Results of Third-Class Standard Metal Tank with Different Media

Chen Guoyu Liu Yizai Lai Faquan Chen Fangyong Zhong Weida Chen Liling

(Guangzhou Institute of Energy Testing, Guangzhou 510000, China)

Aiming at the difference in the results of the calibration of third-class metal tank by different media, a method for compensating the nominal capacity of the third-class metal tank when the medium changes is proposed. First, formulate the test plan for calibrating the third-class standard metal tank with water or oil, and then calculate the metering volume of the neck when the medium is water or oil, and the nominal volume level scale of the third-class standard metal tank according to the test results. Finally, the difference between the calibration results of different media is analyzed. The test results show that for the third-class standard metal tank with a nominal volume of 20 L, the nominal volume level scale obtained by oil calibration is 2.77 mm lower than the scale obtained by water calibration, and the corresponding medium volume is less about 5.18 mL.

standard metal tank; different media; calibration; capacity

陳國宇，男，1990年生，博士，工程師，主要研究方向：能源計量。E-mail: mechenguoyu@hotmail.com

劉宜仔，男，1989年生，碩士，工程師，主要研究方向：能源計量。E-mail: 2112661445@qq.com

賴法全，男，1987年生，學士，工程師，主要研究方向：能源計量。E-mail: 449388231@qq.com

陳房勇，男，1988年生，學士，助理工程師，主要研究方向：能源計量。E-mail: 839466185@qq.com

鐘偉達，男，1992年生，學士，助理工程師，主要研究方向：能源計量。E-mail: 812740659@qq.com

陳立玲，女，1992年生，大專，助理工程師，主要研究方向：能源計量。E-mail: 229793922@qq.com

廣州市市場監督管理局科技項目（2020kj33）；廣東省基礎與應用基礎研究基金(2020A1515010947)；廣州市科技計劃項目(202002030439)。

TP393

A

1674-2605(2020)04-0007-04

10.3969/j.issn.1674-2605.2020.04.007