當前，科技的發(fā)展要求國防計量技術(shù)機構(gòu)要不斷提高工作效率，為其提供及時、準確、可靠的計量服務(wù)。對于流量計量來說，各種流量標準裝置是實施計量服務(wù)的主要手段，其自身的功能、精度與*程度就顯得至關(guān)重要。

    我站在現(xiàn)有流量標準裝置的改造方面做了大量的工作，從中也積累了一些經(jīng)驗和方法。下面本文就以本站的燃油流量標準裝置為例論述實現(xiàn)流量標準裝置微機自動控制校準等多方面技術(shù)改造的過程及方法，使其提高工作效率，從而更好地滿足當前國防科技工業(yè)在燃油流量計校準方面的需求。

    1 裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理

    1.1 裝置的結(jié)構(gòu)

    裝置主要由泵（3臺）、貯油箱、標準秤（兩套）、稱量容器（兩套）、工作砝碼、試驗管路等部分組成，共分為大流量、小流量兩套稱量系統(tǒng)（以下簡稱大系統(tǒng)、小系統(tǒng)），見圖1。

圖1 燃油流量標準裝置結(jié)構(gòu)示意圖

    1.2 工作原理

    開啟泵11（或12、13），將流量調(diào)節(jié)閥8調(diào)至合適的流量，燃油通過整流器16及被檢流量計10、標準流量計9進入稱量容器4，又通過底閥5流入貯油箱6，形成循環(huán)。試驗開始時打開控制電磁閥7，關(guān)閉底閥5，當稱量容器4中增加的液體達到預(yù)定質(zhì)量m1（皮重）時，秤桿抬起，由傳感器感受的信號啟動流量積算儀同步記下時間和流量計脈沖數(shù)，當稱量容器4內(nèi)的液位達到第二次預(yù)設(shè)質(zhì)量m2時，秤桿又抬起，光電信號傳感器1的信號使積算儀的計時、計數(shù)停止，記下時間、脈沖。根據(jù)收集到的質(zhì)量（m2-m1），測量時間間隔，通過換算即可計算出容積流量

    式中：q_v為體積流量，m/s；m為標準砝碼質(zhì)量，kg；k為秤臂比值，無量綱，檢定時給出；ρ_w為標準砝碼密度，kg/m³；ρ₀為空氣密度，kg/m³；ρ₁為油液密度，kg/m³；t為測量時間，s。

    打開底閥5，放空稱量容器4內(nèi)的燃油，重復以上步驟完成一臺流量計的校準。

    1.3 裝置改造前的工作狀況

    該標準裝置是我站上世紀80年代初從美國COX公司引進的COX311-AHT型燃油流量標準裝置，其性能指標與當時美國國家標準局（NBS）的標準基本相同，具有很強的比對功能。自安裝之后，就一直擔負著國防系統(tǒng)多家科研院所和企業(yè)的各種燃油流量計的校準任務(wù)。

    由于受當時技術(shù)水平的限制，該裝置的校準及數(shù)據(jù)處理過程基本人工化，工作效率不高，其中對參與運算的流體狀態(tài)參數(shù)（溫度、脈沖、時間、密度等）都為人工讀取。另外因試驗工作繁重，裝置長期處于工作狀態(tài)，致使裝置系統(tǒng)內(nèi)多種機械、電子元件都受到一定程度的損害甚至不能正常使用。

    另外從我們多年來工作中了解到的情況來看，燃油流量計的實際使用環(huán)境千差萬別，大概80%的流量計工作溫度不是常溫或室溫，所以由于校準狀態(tài)和工作狀態(tài)的不同，也會帶來一定的使用誤差。

    2 實施裝置改造的具體措施和方法

    （1）裝置的溫控系統(tǒng)

    為實現(xiàn)校準介質(zhì)可變溫的目的，我們做了以下工作：加工了冷、熱水箱各一個，每個水箱容積為1.1m³，其中熱水箱為電和蒸汽加熱組合方式，另配2臺管道泵，泵的流量為6～10m³/h，揚程30m，以水和油的熱交換來改變油溫，達到變溫的目的。可變溫范圍為從常溫到80℃，使該裝置具備了能zui大限度地復現(xiàn)被檢流量計實際工作狀態(tài)的能力。從而減少了因校準狀態(tài)與工作狀態(tài)不同所造成的誤差，確保校準工作的科學性和嚴謹性。

    （2）裝置試驗管路更新和標準表法校準裝置的添加

    為了提高校準工作效率并減少標準秤的使用次數(shù)、延長其使用壽命，我們將裝置的試驗管路預(yù)留了標準表接口，配備了一組標準表（標準表為渦輪流量計，型號口徑為Ф15，Ф25，Ф40，Ф50，Ф80，Ф100各一臺）。這樣裝置可實現(xiàn)三種校準方式：*，被校流量計使用精度高時使用稱量法；第二，被校流量計使用精度不高時采用標準表法校準；第三，當被校流量計數(shù)量較多時，可同時在試驗管道上串聯(lián)安裝兩臺同型號的流量計并一次檢出。由此看出，裝置試驗管路的改造，使其又多了一種標準表校準的方法，給流量計的校準工作所帶來的效率也是顯而易見的。

    （3）裝置內(nèi)控制設(shè)備及電氣控制元件的改造

    由于該裝置制造年代久且多年使用過頻，其控制系統(tǒng)部分電、氣控元件老化、損壞，可操作性差。例 如大小泵的轉(zhuǎn)換控制、稱量容器底閥的開啟、關(guān)閉等均為人工操作。所以針對裝置在控制系統(tǒng)方面存在的問題，我們做以下改造：

    ①安裝3臺電控氣閥，分別控制大、小泵的轉(zhuǎn)換和大、小系統(tǒng)稱量容器底閥的開啟和閉合；

    ②將大小系統(tǒng)試驗管路上安裝兩臺電動/手動自動球閥及兩套氣動伸縮夾具，zui大程度地方便了對不同型號流量計的裝卸，尤其是特殊尺寸流量計的裝卸，提高了這方面的工作效率；

    ③大、小系統(tǒng)試驗管路上分別安裝兩套溫度、壓力傳感器，并由計算機實現(xiàn)對狀態(tài)參數(shù)的自動采集；

    ④配備一臺多路轉(zhuǎn)換開關(guān)及一臺流量積算儀，同時更換與其相匹配的信號發(fā)生器兩個，完成了對裝置控制系統(tǒng)的改造，使其具備了微機自動控制校準的功能。

    （4）裝置微機自動控制校準軟件系統(tǒng)程序的配置

    該軟件以C++為開發(fā)工具進行編程，使軟件系統(tǒng)具備檢定參數(shù)設(shè)定、校準秤和油泵選擇到流量計檢定過程、數(shù)據(jù)處理、校準結(jié)果的輸出和存儲功能。其軟件具體程序流程如圖2所示。

S：檢定參數(shù)設(shè)定；R：檢定結(jié)果及數(shù)據(jù)查詢；L：檢定曲線；G：工藝流程圖；
M：人工數(shù)據(jù)輸入；T：變送器參數(shù)設(shè)定；P：證書打印

圖2 校準軟件程序流程圖

    3 總結(jié)

    改造后的燃油流量標準裝置，從校準功能到自動操作程度上都優(yōu)于改造前，具體體現(xiàn)在以下方面：

    （1）增添標準表法流量校準功能，成倍地提高了校準流量計的工作效率，尤其是在成批量校檢流量計時更為顯著；

    （2）對參與運算的流體狀態(tài)參數(shù)實施在線自動采集由微機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實現(xiàn)多參數(shù)補償，消除了因人工讀取狀態(tài)參數(shù)所帶來的人為誤差；

    （3）裝置大系統(tǒng)試驗管路經(jīng)改造后（將原來的80mm口徑管路改換為100mm口徑的管路）使其zui大流量由原來的90m³/h提高到現(xiàn)在的104m³/h；

    （4）微機自動控制校準系統(tǒng)的配置，使裝置基本具備了自動校準流量計的功能?，F(xiàn)除裝卸流量儀表和使用流量調(diào)節(jié)閥調(diào)流量為人工操作外，其他操作均已實現(xiàn)微機自動化。從而達到裝置改造的zui終目的。

    4 結(jié)束語

    流量標準裝置的研究和應(yīng)用是流量計量和測試技術(shù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，現(xiàn)今將微機、傳感器等高科技技術(shù)應(yīng)用在多種流量標準裝置上，實現(xiàn)多功能、多參數(shù)補償為一體的自動化校準已成為現(xiàn)實。我們相信，隨著今后科學技術(shù)的高速發(fā)展，在廣大流量計量科研人員的共同努力下，流量計量測試技術(shù)將會提高到一個更高的水平。