目前, 國內(nèi)各省、市計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)都非常注重“大口徑、大流量”液體流量校準(zhǔn)裝置的發(fā)展, 而對于小流量、微小流量計(jì)量的研究則關(guān)注少, 使得小流量計(jì)量裝置的研究和發(fā)展較為薄弱, 存在小流量測量準(zhǔn)確度較低, 裝置整體測量范圍達(dá)不到小流量計(jì)量要求, 檢定時(shí)間過長, 效率低, 裝夾表不便等問題。

國內(nèi)現(xiàn)有的流量裝置大多龐大不易移動(dòng), 采取的檢測方式主要是將流量計(jì)拆卸后送檢[1], 對于具有過程控制需求的企業(yè)來說拆表裝表再送檢勢必會(huì)影響企業(yè)生產(chǎn), 另一方面其送檢又涉及人力物力的消耗, 所以將檢測服務(wù)送到現(xiàn)場是當(dāng)前計(jì)量量傳的發(fā)展趨勢, 故研制一種移動(dòng)式微小液體流量校準(zhǔn)裝置是非常必要的。

隨著微小流量在航空航天, 生物制藥和化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用, 當(dāng)前迫切需要對種類繁多、接頭各異的小口徑流量計(jì)進(jìn)行準(zhǔn)確高效的檢測[2]。本文研究的嵌入式移動(dòng)微小液體流量校準(zhǔn)裝置 (專利1) , 可滿足口徑DN4mm-DN15mm的各種液體流量計(jì)的現(xiàn)場檢定要求[3], 也可以并入大口徑液體流量校準(zhǔn)裝置中作為檢測小口徑流量計(jì)的補(bǔ)充, 從而提高檢定結(jié)果準(zhǔn)確度, 縮短檢定時(shí)間, 保障企業(yè)的生產(chǎn)不間斷, 提升社會(huì)效益。

該裝置固定在一輛可升降的推車上 (見圖1) , 可調(diào)節(jié)整個(gè)裝置的高度, 以適應(yīng)現(xiàn)場檢定的各種高度。兩個(gè)電子秤 (可拆卸) 固定在兩個(gè)支架平臺(tái)上, 兩個(gè)稱重容器分別放置在兩部可升降托架上。流水經(jīng)換向器切換流入容器內(nèi)時(shí), 計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí), 此過程托架將稱重容器托起, 稱重容器與秤分離, 當(dāng)水量達(dá)到稱重限度時(shí), 換向器切換, 計(jì)時(shí)器停止計(jì)時(shí)。托架將裝滿水的容器輕放到秤上稱量, 如此得出稱重質(zhì)量m和t, 可計(jì)算質(zhì)量流量Qm:

或查出介質(zhì)的密度ρ由下式計(jì)算體積流量:

檢測過程中讀取被檢流量計(jì)的示值Qi則可按下式計(jì)算被檢流量計(jì)單點(diǎn)的相對誤差:

該裝置配套有橫向和豎直的接口和夾緊裝置, 可檢定校準(zhǔn)浮子流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等多種流量計(jì), 并保證垂直和水平度。

由于電子秤對沖擊和振動(dòng)比較敏感, 流體從換向器切換后進(jìn)入稱重容器時(shí)會(huì)對電子秤造成沖擊, 時(shí)間久了電子秤的計(jì)量性能會(huì)發(fā)生偏移或損壞, 故流量裝置稱重系統(tǒng)的布局通常為一邊是稱重容器一邊是排水管, 而不像容積法裝置那樣換向器切換到兩邊都是標(biāo)準(zhǔn)容器。由于是單邊稱重, 在檢測流量比為10:1的情況下, 則造成檢定效率低下, 檢定時(shí)間過長。為了提高檢測效率, 研制組將設(shè)計(jì)一種兩邊都是秤而又不受落水沖擊的方法——升舉托架 (專利2) , 稱重容器進(jìn)水時(shí)托架升起, 進(jìn)水完畢后托架緩慢下降落在秤上進(jìn)行稱量。見圖2。

不同于固定式液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的氣動(dòng)換向器, 可以有空氣壓縮機(jī)、儲(chǔ)氣罐和許多管線組成氣動(dòng)系統(tǒng)。該裝置是移動(dòng)式的, 為了減輕重量, 裝置不能帶氣動(dòng)系統(tǒng), 所以換向器設(shè)計(jì)成電磁式推拉吸合以達(dá)到換向目的, 且換向器結(jié)構(gòu)需牢固, 防震防沖擊, 換向速度要快、動(dòng)作時(shí)間要短、設(shè)備需輕巧 (專利3) , 換向機(jī)構(gòu)采用平移換向桶式 (噴嘴固定) 或擺動(dòng)換向管式 (噴嘴移動(dòng)) , 見圖3。

原理:水流通過噴嘴流入分水器, 若左邊電磁線圈通電則換向器向左運(yùn)動(dòng), 此時(shí)水流流向右邊進(jìn)入右邊的電子秤, 進(jìn)行測量;若右邊電磁線圈通電則左邊電磁線圈斷電, 換向器右行, 水流入左邊電子秤。若是噴嘴移動(dòng)則是換向到哪一邊稱重哪一邊。

計(jì)量系統(tǒng)流量專業(yè)的液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置通常都做到DN25mm口徑以上, DN20mm口徑和DN15mm口徑采用換管形式進(jìn)行檢測 (由于管道口徑小不容易鋪設(shè)固定管道) , 而DN10mm口徑以下幾乎沒有能力檢測。除了要配備較小的電子秤外, 管道的連接也不方便, 特別是DN25mm口徑以下的流量計(jì)多采用螺紋接頭, 而裝置上管道連接是法蘭連接, 用法蘭連接時(shí)會(huì)使流量計(jì)、管道內(nèi)徑不同心, 流體流過時(shí)會(huì)使流場發(fā)生畸變, 不能正確反映流量計(jì)的計(jì)量性能, 造成檢定結(jié)果的誤判。

由于流量計(jì)螺紋管接頭的厚薄不一致, 故需要設(shè)計(jì)一種夾表器 (四爪頭可伸縮夾表器, 專利4) , 能夠?qū)⒑癖〔灰坏臏u輪流量計(jì)夾住。見圖4、圖5。

現(xiàn)場檢定會(huì)遇到各種不同的接頭, 有法蘭式、軟管式、直管式、喇叭式和錐管式等等, 為了適應(yīng)各種管道的測量, 需要設(shè)計(jì)一套流量專用的接頭以完成DN4mm~DN25mm口徑流量計(jì)的銜接。接頭比較多, 這里只舉三個(gè)例子, 見圖6。

項(xiàng)目完成后該裝置可以現(xiàn)場檢測DN15mm口徑及以下渦輪流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、浮子流量計(jì)、油耗儀和乳汁流量計(jì)等;嵌入至大裝置上既可檢測DN15mm口徑以下液體流量計(jì), 又可檢測DN25mm~DN50mm口徑流量計(jì)的小流量部分, 節(jié)省檢測時(shí)間, 提高檢測效率, 為企業(yè)解決送檢周期長的難題, 避免了手持軟管換向, 手動(dòng)卡秒表計(jì)時(shí)等不規(guī)范檢測方式, 使流量檢測更加嚴(yán)謹(jǐn)標(biāo)準(zhǔn), 符合量值傳遞要求。