质量流量计的在线检定方法

　　由于质量流量计对压力的波动较敏感，因此，检定质量流量计时，要求在检定过程中具有较小的压力脉动。关于流体压力脉动对质量流量计的测量影响在ISO10790的8.2.3、8.2.4，在API标准草案的8.2.2.3、8.2.4(c)等条款有详尽的描述。通过前面的说明可知，质量流量计在线检定所使用的流量标准为标准体积管。在两种主要的标准体积管中，球形体积管体积庞大、结构复杂、压损高、造成的流体压力波动大、价格高等致命弱点使其很难满足质量流量计检定的需要。反观活塞式体积管，它的轻小、简单结构、低造价以及快速流量计检定、易于移动等许多优点，无疑是质量流量计在线实液标定的*选择。

　　1、了解活塞式体积管

　　活塞式体积管与传统的管道式体积管不同，它不是利用其足够大的标准体积来保证万分的脉冲计量精度，而是采用活塞式结构、双时钟插入法、精密光电检测等先进技术的一个全新实现。这种精密、体积小巧的标准体积管比传统的体积管有着更多、更重要的优点：流量计的检定时间短、脉动小、对流体的影响小、压损小、体积小等。

　　活塞式体积管由一个光滑空心的柱体流量管、一个带有提升阀的活塞、一对光电开关和活塞提升机构组成。活塞与磨光的流量管之间有一个磨擦系数很低的双层密封圈，计量活塞组合在任何时候都与流量管壁充分接触。当体积管运行时，活塞提升机构将其拉到体积管的上游端，在活塞的整个提升过程中，活塞上的提升阀总是处于开启状态。提升结束后，提升机构与活塞脱开，在提升阀弹簧、流体作用力、穿过提升阀的流体的文丘里效应的共同作用下，提升阀平缓地快速关闭，进而进入标定过程。

　　体积管上的两个光电检测开关记录下活塞经过标准容积段的开始时刻和停止时刻及经历的时间，按照双时钟插入法和相关的标准，将各种测量的参数和数据进行计算，以完成流量计的检定过程。

　　在现有的活塞式体积管中，美国加利布朗公司的S系列体积管是zui的产品，它采用的自由活塞结构、链条拖动活塞返回系统等*设计，将活塞式体积管做到了极其简单和免维护。该系列体积管的自由和被动的活塞运动方式(不需要动力助推)将体积管的压降降到了zui低(如S25型体积管在介质为水，运行在zui大流量567m3/h时的压降仅为52kPa)，标定过程中产生的压力波动也极小，量程比非常大(典型1200:1)，是各种流量计检定的。

　　2、活塞式体积管配在线密度计的检定方法

　　活塞式体积管配在线密度计检定质量流量计的检定方法是一种间接的质量检定方法，“API标准草案”称为推导式质量检定，具体配置见上图。

　　采用该配置的标定系统是在线检定质量流量计的基本方案。这种方法在CMF标准文本中有较多表述，它的优点是简单。但由于质量流量计对流体的脉动较为敏感，而活塞式体积管检定运行时对流体总有一定的扰动影响，其影响的程度随流量的增大而增大，因此，将活塞式体积管用于检质量流量计时，它的zui大流量值一般均小于检定非质量流量计时的zui大流量值。有些厂家的产品可能差别会很大，这就要求所使用的活塞式体积管要用一个较大规格的产品。由于没有相对应的标准条款或试验依据，究竟什么形式的扰动和量化值对质量流量计产生的影响不可忽略，目前还不得而知，当然对活塞式体积管的要求就不能具体化。现在应用该种配置的在线质量流量计检定系统只是凭体积管厂家自己的试验或经验确定，其中包含有许多不确定性，是很不科学的。

　　3、活塞式体积管加涡轮流量计和在线密度计的检定方法

　　正是由于前述方案的问题，我们在此引入一种采用“动态传递法”在线检定质量流量计的标准装置方案。该方案中，采用动态特性和重复精度很高的涡轮流量计作为标准表，在实际使用中，标准表可以是一台，也可以是多台并联的流量计组。在对质量流量计的某流量点进行检定时，体积管先对涡轮流量计进行检定，然后在工况条件不变的情况下，用涡轮流量计对质量流量计进行检定。由于涡轮流量计和质量流量计此时处于一种相同的稳定运行状态，相互之间不产生影响或干扰，因此可以反映出质量流量计的真实性能。在用涡轮流量计对质量流量计进行检定时，活塞式体积管处于停止运行状态，它对流体的流态不构成任何影响。

　　大家知道，当一台流量计的流量范围减小时，它的线性度或基本误差也会跟着减小，其准确度将有所提高。而当流量计的流量范围变成一个流量点时，流量计的精度或准确度就等于该流量点下流量计的重复性。由于涡轮流量计在每一个运行流量点即用于检定质量流量计时，都先用体积管对其进行检定，并在此条件下使用该次检定的参数进行计量，因此可以认为此时的涡轮流量计具有与其重复性等量的精度，也可以说是将体积管的精度传递给了涡轮流量计，这就是动态传递法的原理。按此种方式运行的标准表的准确度等于其重复性和体积管准确度的均方值，显然，这一准确度值是远高于流量计按普通方式运行的准确度指标的。例如，如果涡轮流量计(标准表)的重复性为0.05%，标准体积管的准确度为±0.04%，则采用动态传递法后的涡轮流量计的准确度为=±0.064%。在这*量标准系统中，可以认为体积管是一个用于溯源的标准或保证标准，而标准流量计才是真正的流量工作标准。

　　在对质量流量计进行检定时，采用的仍然是推导式质量方式，也叫间接质量标定方式，即标准量的计算是由标准表计得的体积量同在线密度计测得的密度值相乘所得，当然这一计算过程是实时的。

　　采用动态传递法的在线质量流量计流量检定标准系统见下图。

　　实现上，每一次检定可以让检定过程足够长，以消除各种不确定因素的影响，从而提高检定精度。同其他的质量流量计在线检定系统相比，这种方法具有以下突出优点：

　　⑴、在对质量流量计进行检定时，流量工作标准部分具有的稳定性，不会对质量流量计的运行构成影响，保证质量流量计检定时工作在真正的实际工况下，从而可以将质量流量计在本应用条件下的本质特性标定出来;

　　⑵、质量流量计每一次检定的时间可以任意的长，这样能够消除大部分偶然因素的影响，可以提供检定精度;

　　⑶、流量工作标准的动态特性好，即使在质量流量计的检定过程中流量有一定的波动，标准流量计也能准确地反映出来。由于流量的波动在在线检定时是难免的，相对于其他检定方法，本方案具有更适合在线检定的优势;

　　⑷、只要标准流量计的重复性好，就可以保证其准确度高，以达到满足质量流量计检定的需要。