基于質量流量計的檢定裝置設計與研制

介紹一套質量流量計檢定裝置。文中對該裝置的總體設計構成，檢定方法及工作原理等進行了詳細介紹。該裝置檢定范圍為1～3000kg，系統不確定度達到萬分之三，符合國家規范要求。

關鍵詞：質量流量計;標準裝置;檢定;設計

Application and Research of Device about Tested Mass Flowmeter

ZHU Yuhua1, LIU Jingfeng2, LI Xiaochun2

1.Engineering College, Shenyang University of Technologye,

Li aoyang 111003, China;

2.Fushun Petroleum Factory, Fushun 113004, China)

Key words: mass flowmeter; standard device; test; design

1質量流量計標準裝置的總體設計

根據質量流量計測量范圍設計的技術指標為：

　　(1)裝置的準確度：對于DN25(15) 50(40) 100(80)實驗段優于±0.05%。

　　(2)各實驗段流量流速：最高流速達到7m/s，每實驗段的流量范圍度為1∶20。

　　(3)稱量時間：在按靜態質量法原理工作時，稱量容量容積的設計應保證在各實驗段的最大流量時，稱量時間不小于40s;為減少在最小流量下的稱量時間，稱量容器可在50%最大稱量下使用，此時電子稱量系統仍能保證最高精度。

　　(4)稱量容量容積：為保證40s的稱量時間，各容量容積分別為TK1 500m3、TK2 3000m3。

裝置主要有流源系統、秤量系統、稱量容器、換向裝置、質量流量計等主要設備組成。

2.1流源系統

流源系統由水泵、水池、真空罐、過濾除氣器、閥門管件及變頻調速電力控制等組成，本裝置主要用于標定科里奧利式質量流量計，采用變頻調速穩壓法及流量調節結合式，以產生穩定的流源。由于工業管道中，介質流速一般在1～5m/s之間，而且質量流量計流通能力大，范圍寬(一般可達10∶1，甚至可達30∶1)，因此選取7m/s為管道最大流速，以適應檢定質量流量計的要求。水池容積選擇為12m×4.5m×1.8m=97.2m2。水池全長12m，回水順水各占兩頭，中間有隔墻設計。由于該裝置建設地點地勢較洼，地下水位高，因此從防水，防潮出發，把3臺機泵設置在地面上，并設計了3個不銹鋼真空罐，保證了水泵正常工作。同時在流體進入檢定路線前，加過濾除氣器，使流體在連續的過程中，保持水質清潔和除去流體中的氣體。

2.2秤量系統(電子秤)

電子秤是檢定裝置的關鍵設備，其靈敏度、精確度、重復性、可靠性決定標準裝置的精度。我們選用德國進口(整體)梅特勒托利多多量程、萬分之二精度的電子秤，作為流量檢定的標準器具。

2.3稱量容器

共有2臺不同容積的稱量容器：一臺500m3：另一臺3000m3，均采用不銹鋼制造，并配備氣動球閥，氣/電轉換采用軟連接，容器平穩的安裝在電子秤臺上。

2.4換向裝置

換向裝置由換向器、行程開關和電磁閥組成。它用來改變液流的流向，使流體流向稱量容器或流向旁路。該裝置通過與之聯結的行程開關反饋一個信號進行切換，同時控制計數器和計算機使其開始或停止計量，所以換向裝置是整個標準裝置中影響精度最直接最關鍵部件之一，其正反行程差直接導致系統誤差。我們選擇了丹東通博電器公司生產的電動換向器。切換動作完成后，在橫向過程中流體不外濺和溢出，也不對管道內流體的流動產生影響。換向裝置單向行程時間小于200ms，正反行程時間差小于20ms。

2.5質量流量計

三套臺位分別連接了美國羅斯蒙特公司生產的千分之二精度的質量流量計。安裝質量流量計的主要作用是：在檢定流量時，在線檢定介質的密度、溫度、流量瞬時值、累積值，實現流量或定量控制，同時對檢定流量在線修正和補償。?

控制系統為上、下位機兩層結構。上位機采用PC兼容機(具有全配置，包括臺灣研華工控機、彩顯、24行打印機)，完成運算、制表等功能。下位機為專用PLC(可編程控制器)配有手操面板、控制柜(CLJX-4型數據采集控制柜)等，主要用于將檢定管線的流量、溫度、壓力信號接入，并通過接口與微機進行通訊和數據交換，完成各種控制功能。下位機、稱重設備、標準時基與上位機之間均采用RS-485進行通訊。控制系統硬件組成如圖1所示。

由研華工控機、可編程控制器(RS?485接口，A/D轉換)、高穩定時基、手操盤(操作指示面板)、繼電器及接線柜、電子秤(梅特勒托力多高精度，多系統工業用電子秤)、電控柜(富士公司變頻調速器及手操系統)及機泵(格蘭富士公司高穩定機泵)組成。

3.2軟件功能及環境

以WINDOWS98為主程序軟件開發平臺，具有控制、運算、動態畫面、自診斷、通訊、自動繪制曲線及制表功能。人機界面友好，美觀，操作方便。