今天為大家介紹一項國家發明授權專利——一種流量計現場檢定方法及檢定系統。該專利由武漢市度量衡管理所申請，并于2017年6月20日獲得授權公告。

內容說明

本發明涉及一種流量計現場檢定方法及檢定系統，屬于流量計現場檢定技術領域。

發明背景

液體容積式流量計現場檢定常用的方法是容積法（容器為開放式結構）；質量流量計現場檢定常用的方法是容積法與密度計配套，用容積法計量通過流量計的標準器處體積值，并使用標準密度計測得介質密度值，然后按照公式計算標準器測得的質量，這是一種間接測量方法。

現有流量計現場檢定方法中，首先測量容器內液體體積V，再將水銀溫度計放入溫度計保溫盒等待熱平衡，過半分鐘之后再測量容器內液體溫度ts，此時因為環境溫度與液體溫度的不一致，液體溫度ts可能是緩慢變化的，因而引起液體體積V的改變，造成容器內液體實際體積Vs的測量不準確（先放入保溫盒測量液體溫度ts，會造成液體體積V變化）。液體取樣后，使用玻璃溫度計測量樣品溫度，玻璃密度計測量樣品密度，測量先后不同產生的溫度變化，也會引起液體密度的輕微改變，造成樣品的樣品密度測量不準確。

在現有測量方法中，密度是通過一系列測量與兩次查詢（《石油計量表GB/T1885-1998專用》）得到的，測量步驟繁瑣，引入的不確定度來源多。由于石油產品具有較強的揮發性，在石油產品注入和流出標準金屬量器的過程中均存在油氣揮發外溢，損耗率在不同環境下可達0 .05%～0 .10%（參見GB11085-89《散裝液體石油產品損耗》），影響測量結果的準確度，現有測量方法沒有考慮此因素的影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，并提供一種流量計現場檢定方法及檢定系統，采用標準金屬量器作為計量的標準器，對原來配置的標準金屬量器進行改造，在標準金屬量器的計量頸內安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，用于實時測量計量頸處的液位高度（代替游標卡尺的功能），從而得出一定容積值；通過在線溫度傳感器的實時測量與修正，形成被檢定流量計示值與標準金屬量器中體積的對應關系，可計算體積相對誤差；引入在線密度實時檢測，形成被檢定流量計示值與標準金屬量器中質量的對應關系；還引入揮發油氣質量的測量，最終形成被檢定流量計示值與標準金屬量器中液體質量及揮發油氣質量之和的對應關系，計算出被檢定流量計的質量相對誤差。

本發明還對應提供了用于上述流量計現場檢定方法的檢定系統，包括控制器、數據采集單元、標準金屬量器、高精度質量流量計、磁致伸縮液位傳感器、溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器、溢流報警器和打印機，其中：高精度質量流量計，安裝于標準金屬量器的出口處，用于測量標準金屬量器揮發的油氣質量；磁致伸縮液位傳感器，安裝于標準金屬量器的計量頸處，用于測量標準金屬量器內液體體積；溫度傳感器，包括2個以上熱電偶溫度計，用于測量被檢定流量計內液體溫度和標準金屬量器內的液體溫度；密度傳感器，安裝于標準金屬量器上，用于測量標準金屬量器內的液體密度；壓力傳感器，安裝于標準金屬量器內部幾何中心處，用于測量標準金屬量器內部壓力；溢流報警器，安裝于標準金屬量器上，溢流報警器與控制器電性連接。

數據采集單元，用于采集磁致伸縮液位傳感器、溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器、溢流報警器和高精度質量流量計的信號并傳輸至控制器，包括數據采集模塊、串口卡和分布式I/O模塊，數據采集模塊和分布式I/O模塊均通過串口卡與控制器信息交互，磁致伸縮液位傳感器、溫度傳感器、密度傳感器、壓力傳感器、溢流報警器和高精度質量流量計均連接至數據采集模塊；控制器，接收數據采集單元采集的數據并對標準金屬量器內的檢測液體體積進行計算和修正，計算標準金屬量器的實際液體體積Vt或實際液體質量Qs以及被檢定流量計的相對誤差E；打印機，與控制器電性連接，現場打印檢定原始記錄、檢定證書和檢定標簽。

本發明提供的檢定系統，檢定對象可為質量流量計或容積式流量計，采用標準金屬量器作為計量的標準器，在標準金屬量器的出口處安裝高精度質量流量計，相比于現有容積法檢定方法中僅采用標準金屬量器，本發明增加高精度質量流量計，可測量檢測過程中揮發油氣的質量，進而大大提高檢定精度；對原來配置的標準金屬量器進行改造，在標準金屬量器的計量頸內安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，用于測量計量頸處的液位高度（代替游標卡尺的功能），從而得出一定容積值，在標準金屬量器內部幾何中心處安裝壓力傳感器，可測量標準金屬量器內部壓力，通過多個熱電偶在線檢測流量計內液體溫度tm和標準金屬量器內的液體溫度ts，對體積檢測值進行修正，增加密度傳感器，直接測量標準金屬量器內的液體密度，減少《石油計量表GB/T1885-1998》系統誤差；為提高系統測量準確性，設置防溢流報警器，溢流報警器安裝于標準金屬量器上并且與控制器電性連接，如果標準金屬量器內裝入液體達到測量范圍臨界線，防溢流報警器將發出信號，控制器關閉用于液體裝載的油泵，保證裝載過程中標準金屬量器內介質液位始終控制在計量頸范圍內，能夠測量出容積；控制器將采集到的數據進行計算，自動計算出誤差、重復性，得出檢定結果，控制器直接連接打印機，能現場打印檢定原始記錄、檢定證書、檢定標簽，檢定數據直接存儲于控制器中。

上述器件中，標準金屬量器的不確定度不大于0 .025%（k=2），高精度質量流量計的精度等級不大于0 .1，磁致伸縮液位傳感器的分辨率≤0 .1mm、非線性度≤0 .05%FS，密度傳感器的精度等級不大于0 .05，溫度傳感器為分度值0 .1℃、測量范圍-10℃～50℃的熱電偶溫度計，計量標準（檢定系統）的擴展不確定度一般應比被檢計量器具的準確度高3到10倍，該檢定系統的檢定對象（被檢流量計）的精度等級不高于0 .2級，選用如上計量標準器組成的計量標準的擴展不確定度在0 .05%以內，確保測量結果的有效性。

本發明對現有標準金屬量器進行改進，計量頸內安裝高精度磁致伸縮液位傳感器，通過多個熱電偶在線檢測介質溫度，并且增加密度傳感器直接檢測介質密度，消除了傳統人工目測所帶來的人為誤差，使整個操作從原來的人工操作轉變成全自動數據采集和計算，不僅減輕了勞動強度、縮短了測量時間，還簡化了測量過程，優化了計算方法，減少了系統誤差，提高了檢測精度和測量效率。