CN215726274U - 基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，使用标准电磁流量计和标准科里奥利质量流量计串联构成双标准表法水流量标准装置，主要有水池、稳压罐、截止阀、标准电磁流量计、标准科里奥利质量流量计、流量调节阀和控制系统等组成，兼有电磁流量计压力损失小、科里奥利质量流量计准确度高、小流量性能优等优点。整套装置冗余度高、抗干扰能力强，且可根据被检流量计类型和最大允许误差灵活选择标准表。

Description

基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置

技术领域

本实用新型属于水流量计量测试技术领域，特别是一种基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置。

背景技术

随着水资源的开发利用，工业用水用量日益增多，对水流量计的计量准确度、计量水平的要求也越来越高。目前各技术机构和生产单位主要运用水流量标准装置对水流量计的计量性能进行测试。目前常用的水流量标准装置主要有质量法、容积法、标准表三种。

标准表法水流量标准装置采用重复性及稳定性优良的流量计作为标准表，使流体在相同时间间隔内连续通过标准流量计和被检流量计，比较两者的输出流量值，从而确定被检流量计的计量性能。该类装置以其占地面积小、能耗低、效率高等特点，成为水流量计检测的主流装置。因资金投入、技术发展等原因，现在所建的标准表法水流量装置绝大部分标准表是电磁流量计，使用非常广泛，但其缺点也显露出来：

(1)按照国家检定规程JJG 1033-2007《电磁流量计》规定，标准电磁流量计最高准确度等级为0.2级，整套装置扩展不确定度一般为0.33％(k＝2)。按照1:2或1:3量值传递要求，无法检测0.2级、0.5级被检流量计。

(2)标准电磁流量计工作原理是法拉第感应电动势，环境中的电磁干扰对其性能影响较大，整套装置稳定性一般，且小流速时电动势数值较小，测量最小流速一般为 0.5m/s，无法满足小于0.5m/s流速的测量。

(3)标准电磁流量计长期使用后，各种因素可能导致其计量性能存在偏差，且常规手段很难获知此类偏差，此时若继续使用此台标准电磁流量计进行检测活动，则会造成检测数据的偏离，给出错误的结果判定。

(4)标准电磁流量计若损坏或拆下送检溯源时，整套装置需停用数周，严重影响了日常的检测工作效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，使用标准电磁流量计和标准科里奥利质量流量计串联构成双标准表法水流量标准装置，兼有电磁流量计压力损失小、科里奥利质量流量计准确度高、小流量性能优等优点。整套装置冗余度高、抗干扰能力强，且可根据被检流量计类型和最大允许误差灵活选择标准表。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，包括储水池，水泵，稳压罐，第一汇管，第一截止阀，第二截止阀，试验管路，放水管，设置在试验管路上的标准科里奥利质量流量计、第二汇管、标准电磁流量计、流量调节阀；

所述储水池通过管道与水泵的一端相连接，水泵的另外一端通过管道连接至稳压罐的进水管上，稳压罐的出水管连接至第一汇管，第一汇管的出水口分两路并行分别连接第一截止阀和第二截止阀，第一截止阀通过管道连接至标准科里奥利质量流量计，标准科里奥利质量流量计通过管道连接至第二汇管；第二截止阀通过管道连接至第二汇管；第二汇管的出水口通过管道连接至标准电磁流量计的一端，标准电磁流量计的另外一端通过管道连接至被检流量计的一端，被检流量计的另外一端连接至流量调节阀，流量调节阀通过管道与放水管相连。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点是：

(1)此标准装置的标准表包括电磁流量计和科里奥利质量流量计两种，两种标准流量计串联使用。其中以科里奥利质量流量计为标准表的标准装置扩展不确定度 U＝0.1％(k＝2)，性能优秀，可开展0.2级、0.5级被检流量计的检测工作。

(2)标准电磁流量计测量最小流速一般为0.5m/s，标准科里奥利质量流量计测量最小流速可到0.1m/s，显著弥补整套装置小流速测量的短板，拓宽流速测量区间。

(3)标准电磁流量计可单独工作，压损小，减小能量损耗，也可和标准科里奥利质量流量计组合工作。组合工作时，同时采集标准电磁流量计和标准科里奥利质量流量计的流量数据，两个数据相互验证，可及时发现因标准表因素导致检测结果出现的错误，提高了检测数据的冗余度和检测结果的准确性。

(4)科里奥利质量流量计基于流体在管道中产生的科里奥利力来直接测量质量流量，影响其检测准确度的主要因素是管道的大幅度振动，电磁流量计基于法拉第感应电动势，影响其检测准确度的主要因素是环境中工频磁场、射频辐射等影响，两种标准表工作原理不同，所受干扰影响因素也不同，两种标准表同时出现偏差、损坏的概率大幅降低，整套装置的抗干扰能力和稳定性显著增强。

(5)标准电磁流量计和标准科里奥利质量流量计可错开时间，分别拆卸、送检至上一级计量技术机构进行溯源，避免了单一标准表法装置中标准表拆卸、送检导致整套装置的停用，从而保证整套装置随时处于工作状态，提高了工作效率。

附图说明

图1为总体装置设计框图。

图2为控制系统框图。

具体实施方式

为了说明本实用新型的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的介绍。

本实用新型根据不同工作原理的双标准表水流量标准装置的技术要求和建设等需求，对该水流量标准装置进行了设计，主要包括储水池、水泵、稳压罐、汇管、流量截止阀、标准科里奥利质量流量计、标准电磁流量计、夹表伸缩器、流量调节阀、试验管路等，其中标准电磁流量计和标准科里奥利质量流量计属于标准表，示意图如图1所示。

结合图1，所述储水池通过管道与水泵的一端相连接，水泵的另外一端通过管道连接至稳压罐的进水管上，稳压罐的出水管连接至交汇管1，交汇管1的出水口分两路并行连接截止阀1和截止阀2，截止阀1的另外一端通过管道连接至标准科里奥利质量流量计，标准科里奥利质量流量计的另外一端通过管道连接至交汇管2，截止阀2的另外一端通过管道也连接至交汇管2。交汇管2的出水口通过管道连接至标准电磁流量计的一端，标准电磁流量计的另外一端通过管道连接至被检流量计的一端，被检流量计的另外一端连接至流量调节阀，被检流量计通过夹表伸缩器安装在管道上。流量调节阀的另外一端通过管道与放水管相连，放水管与储水池相对应。检测工作开始前，需要将被检流量计安装在工作管道上，而夹表伸缩器主要用于将被检流量计紧紧夹在工作管道上，使检测时被检流量计不移动，并使其和工作管道连接处不泄露。

结合图2，控制系统以PLC为处理核心，采用计算机为人机交互接口的控制方式，并设有计时器，管路上设有温度传感器和压力传感器。水泵、截止阀1、截止阀2、流量调节阀、计时器、温度传感器、压力传感器、标准科里奥利质量流量计、标准电磁流量计等信号与PLC进行通讯，PLC通过转换模块与工业计算机进行通信，从而实现水泵启停、截止阀启闭、调节阀开度控制、计时器计时、温度、压力和流量数据信号采集、数据计算等功能，其框图如图2所示。

其中标准电磁流量计对应标准装置的相对扩展不确定度：U_rel＝0.33％(k＝2)，流速测量范围：(0.5～7)m/s；标准科里奥利质量流量计对应标准装置的相对扩展不确定度：U_rel＝0.1％(k＝2)，流速测量范围：(0.1～7)m/s。

当被检流量计要求流速在0.5m/s～7m/s之间，且准确度等级为1.0级及以下时，此时可选择标准电磁流量计单独工作，压力损失小，降低能耗。装置工作前，先将被检流量计用夹表伸缩器夹装在工作管道上，保证不移动，连接处不泄露。开启水泵，将储水池中水打入稳压罐。关闭截止阀1，打开截止阀2、流量调节阀，使水经过稳压罐、汇管1、截止阀2、汇管2、标准电磁流量计、被检流量计、夹表伸缩器、流量调节阀、放水管路，注入水池。待流量稳定后，启动PLC控制系统，触发计时系统，采集标准电磁流量计信号，到达设置时间后，记录标准电磁流量计的累积体积读数、计时器时间和被检流量计累积体积读数，计算被检流量计的示值误差等，完成一次检测。调节流量调节阀开度以流量从大到小完成全部流量点检测。

当被检流量计要求流速在0.1m/s～7m/s之间时，最小流速较低，此时需采集标准科里奥利质量流量计的信号作为判断依据。装置工作时，同步采集标准电磁流量计的信号，这样两台标准表数据可相互比较、验证，避免数据偏差，进一步提高检测结果的准确性。装置工作前，先将被检流量计用夹表伸缩器夹装在工作管道上，保证不移动，连接处不泄露。开启水泵，将储水池中水打入稳压罐。关闭截止阀2，打开截止阀1、流量调节阀，使水经过稳压罐，汇管1、截止阀1、标准科里奥利质量流量计、汇管2、标准电磁流量计、被检流量计、夹表伸缩器、流量调节阀、放水管路，注入水池。待流量稳定后，启动PLC控制系统，触发计时系统，采集标准科里奥利质量流量计信号作为判断依据，同时采集标准电磁流量计信号作为验证、比较数据，到达设置时间后，记录标准科里奥利质量流量计、标准电磁流量计的累积体积读数、计时器时间和被检流量计累积体积读数，计算被检流量计的示值误差等，完成一次检测。调节流量调节阀开度以流量从大到小完成全部流量点检测。

实施例1：

标准电磁流量计单独工作。检测一台1.0级、最大允许误差±1.0％、口径DN80mm涡轮流量计，流速范围为0.5m/s～7m/s，在计算机控制界面中选择电磁流量计作为标准表，关闭截止阀1，打开截止阀2、流量调节阀，夹装被检涡轮流量计，启动标准装置，同时启动计时器，并同时采集标准电磁流量计和被检涡轮流量计的信号，进行检测。检测结束后进行标准电磁流量计和被检涡轮流量计累积体积比较，体积单位：升，L。检测7m/s、2.8m/s、1.4m/s、0.5m/s共4个流速点，得到数据如下：

在0.5m/s～7m/s流速范围内，四个流速对应的流量值为127m³/h、51m³/h、25m³/h、9m³/h，每点校准3次，每次检测时间60s～200s不等。四个检测点的示值误差分别为 -0.169％，-0.451％，-0.477％，-0.661％，满足此台涡轮流量计最大允许误差±1.0％的测量要求。

实施例2：

标准科里奥利质量流量计和标准电磁流量计组合工作。检测一台0.5级、最大允许误差±0.5％、口径DN80mm超声流量计，流速范围为0.1m/s～7m/s，在控制界面中选择科里奥利质量流量计作为标准表。关闭截止阀2，打开截止阀1、流量调节阀，夹装被检超声流量计，启动标准装置，同时启动计时器，并同时采集标准科里奥利质量流量计和被检超声流量计的信号，进行检测。检测时也采集标准电磁流量计信号，以作验证、比较。检测结束后进行标准科里奥利质量流量计和被检超声流量计累积体积比较，体积单位：升，L。测量7m/s、2.8m/s、0.3m/s、0.1m/s共4个流速点，得到数据如下：

在0.1m/s～7m/s流速范围内，四个流速对应的流量值为127m³/h、51m³/h、5m³/h、2m³/h，每点校准3次，每次检测时间60s～200s不等。四个检测点的示值误差分别为0.185％，0.244％，0.330％，0.361％，满足此台超声流量计最大允许误差±0.5％的测量要求。

另把采集到的标准电磁流量计数据与被检超声流量计数据进行计算，通过计算得到四个测量点示值误差分别为0.205％，0.314％，0.379％，0.412％。把这四个示值误差值与上面表格中依据标准科里奥利质量流量计数据计算的示值误差值进行比较，二者差值分别为-0.020％，-0.070％，-0.049％，-0.051％，差值最大值为-0.070％，通过计算En值为0.2，远低于装置比对、验证所要求的临界值0.7，验证了标准科里奥利质量流量计检测数据和标准电磁流量计检测数据的一致性、有效性，也说明了两台标准表都处于良好的工作状态，没有发生数据的偏离。

Claims (8)

1.一种基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，包括储水池，水泵，稳压罐，第一汇管，第一截止阀，第二截止阀，试验管路，放水管，设置在试验管路上的标准科里奥利质量流量计、第二汇管、标准电磁流量计、流量调节阀；

所述储水池通过管道与水泵的一端相连接，水泵的另外一端通过管道连接至稳压罐的进水管上，稳压罐的出水管连接至第一汇管，第一汇管的出水口分两路并行分别连接第一截止阀和第二截止阀，第一截止阀通过管道连接至标准科里奥利质量流量计，标准科里奥利质量流量计通过管道连接至第二汇管；第二截止阀通过管道连接至第二汇管；第二汇管的出水口通过管道连接至标准电磁流量计的一端，标准电磁流量计的另外一端通过管道连接至被检流量计的一端，被检流量计的另外一端连接至流量调节阀，流量调节阀通过管道与放水管相连。

2.根据权利要求1所述的基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，设有控制单位和计时器，所述试验管路上设有温度传感器和压力传感器；所述水泵、第一截止阀、第二截止阀、流量调节阀、计时器、温度传感器、压力传感器、标准科里奥利质量流量计、标准电磁流量计均与控制单位信号连接。

3.根据权利要求1所述的基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，所述被检流量计通过夹表伸缩夹紧在试验管路上。

4.根据权利要求1所述的基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，所述标准电磁流量计对应标准装置相对扩展不确定度为0.33％，流速测量范围为(0.5～7)m/s。

5.根据权利要求1所述的基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，所述标准科里奥利质量流量计对应标准装置相对扩展不确定度为0.1％，流速测量范围为(0.1～7)m/s。

6.根据权利要求2所述的基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，所述控制单位用于检测流速范围为0.5m/s～7m/s的被检流量计以关闭第一截止阀，打开第二截止阀，实现标准电磁流量计的单独检测。

7.根据权利要求2所述的基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，所述控制单位用于检测流速范围为0.1m/s～7m/s的被检流量计以打开第一截止阀，关闭第二截止阀，实现标准电磁流量计和标准科里奥利质量流量计的组合检测。

8.根据权利要求2所述的基于不同工作原理的双标准表法水流量标准装置，其特征在于，所述控制单元采用PLC。

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