在線校準流量計的新方法探析

田芙麗

中國鐵路北京局集團計量管理所天津計量站 天津 300142

流量計是一種用于測量流量的計量器具，廣泛應用于工農業生產、能源計量、國防建設、環境工程、交通運輸以及人民生活等各個領域之中，在計量領域占有重要的地位。為了適應不同場合的不同用途，流量計品類繁多。中國鐵路機務系統使用的流量計，主要用于內燃機車加注燃油和油庫供油量的計量統計，屬于容積式液體流量計。

1 流量計的檢定現狀

流量計作為計量器具，需要進行周期檢定，以保證計量量值的準確可靠。容積式液體流量計檢定依據為JJG667-2010《液體容積式流量計》檢定規程。目前，北京局集團公司內主要采用容積法現場在線檢定的方式對流量計的計量準確度進行判定。標準器為一標準金屬量器，俗稱標準罐（容量一般為100L）。通過軟管將被檢流量計與標準罐的注油口處連接。檢定時，開啟流量計截止閥，油品經被測流量計注入標準罐內，同時記錄流量計讀數。當標準罐注滿時，關閉截止閥。此時再次讀取流量計讀數。最后，檢定員讀取標準量罐的讀數，并與被測流量計的累計流量值進行比較，所得差值即為被測流量計的示值誤差。該檢定方法在實際檢定過程中存在以下問題[1]。

1.1 檢定點數量少

按照JJG667-2010《液體容積式流量計》檢定規程規定，準確度等級不低于0.5級的流量計，其檢定點一般不少于5個，其中含最大流量和最小流量點。而實際檢定中由于標準罐尺寸大且笨重，100L的標準罐高1.26米，直徑0.8m，檢定單位每次最多只能車載兩只，且大容量標準罐根本無法攜帶。所以現場只能檢定常用點，無法覆蓋流量計的5個檢定點。

1.2 運行時間短

規程要求，流量計安裝在檢定裝置上后，先在最大流量下運行（1-5）min后方可進行檢定試驗。且每個檢定點進行進行檢定時，需運行至少5min。但以LC50型流量計為例，最大流量24m3/h，即400L/min；最小流量2.4m3/h，即40L/min。最大流量下15s即已住滿，即便是最小流量，2.5min也已注滿。運行時間滿足不了規程要求。

1.3 檢定條件容易造成偏差

流量計與標準罐之間用膠皮管臨時連接，因為環境因素，有時兩者之間間隔10米以上。在標準罐注滿關閉截止閥后，膠皮管內依然有殘存的柴油。這部分油的流量計入了流量計但沒有計入標準罐內。膠皮管按內徑50mm計算，該情況下留在膠皮管的油量大約為20L，存在明顯偏差。為解決這一問題，現場經常會在檢定前注滿膠皮管，但在后續檢定時也無法測知每次殘存量是否相等，因此這一偏差雖減小了但依然存在[2]。

1.4 因回油困難，造成油品的浪費嚴重

使用標準罐檢定時，油品注滿后進行下一次檢定時需要將罐內的油放空。但現場設備情況限制，排出的油根本無法排回油庫，只能臨時用廢油桶盛載，以作他用。現場每個檢定點至少檢定3次，還不包括檢定前的試運行。因此每次產生不少于500L的廢油無法排回油庫。以柴油按5元/L計算，一塊流量計的檢定消耗柴油2500元。這不僅會產生安全隱患，還會造成嚴重浪費。

1.5 實際檢定工作操作比較困難

為方便機車加油，加油設備大部分都分布在兩股線路中間，裝載標準罐的汽車無法駛入現場，必須人工把標準罐從汽車上卸下搬運到檢定地點。由于標準罐很笨重，至少需要2個強壯勞力才能搬運到位。為了便于向油桶排油，還要想辦法把標準罐抬高。檢定期間如果遇到機車加油還要被迫中斷。檢定一塊流量計往往需要折騰幾個小時，費時費力[3]。

2 在線校準流量計的新方法

為改善集團公司流量計現行的檢定方法，可以嘗試使用便攜式超聲波流量計進行在線校準。

2.1 便攜式超聲波流量計在線校準的原理及方法

超聲波流量計一般為時差法，其工作原理是發射探頭發出超聲波束以某一角度穿過管道射入流體中傳播，經過管道折射多次穿過流體，然后由接收探頭接收。過程中，根據線性公式通過超聲波在流體順流和逆流中的不同傳播時間計算出流體的瞬時平均流速。結合管道截面積及其他已知參數進而可以測得流體的流量。

超聲波流量計近年來在管道流量測量中應用越來越多。其中便攜式超聲波流量計可以實現非接觸測量，將超聲波探頭外夾于管道上即可進行測量。方法是將超聲波流量計作為標準表，外夾于被測管道上，然后在特定時間段讀取超聲波流量計與被測流量計之間的累計值，同時通過下述兩項公式計算被測流量計的誤差和測量重復性。

式（1）中：qij表示第i個檢定點第j次測量中被測流量計的累計流量值；（qs）ij表示第i個檢定點第j次測量中標準表的累計流量值；Eij表示第i個檢定點第j次測量的誤差值；（Er）i表示流量計第i個檢定點的重復性；（Ei）max表示第i個檢定點的最大示值誤差；（Ei）min表示第i個檢定點的最小示值誤差；dn表示極差系數。

2.2 便攜式超聲波流量計的優勢

便攜式超聲波流量計在實踐中有明顯的優勢：設備體積小，方便攜帶；外夾式探頭，安裝方便；可以實現非接觸測量，壓損小；可應用于不同類型的流量計，適用廣泛；可用于不同介質、不同尺寸管徑，適應溫度范圍（-20℃至55℃），適應性強；可以在為機車加油的同時進行檢測，不存在回油問題。

3 結語

計量未來的發展的趨勢是校準，尤其是在線校準。對于流量計來講在線校準的優勢明顯。應用便攜式超聲波流量計開展流量計的在線校準，筆者認為是可行的方法，能極大地減少檢定流量計的工作量，降低能源和資金消耗，應該予以推廣應用。