多功能液位計(jì)檢定裝置的原理

多功能液位計(jì)檢定裝置是一種液位計(jì)水箱檢定裝置，由儲(chǔ)水箱、檢測(cè)用液位桶、檢定組件安裝板、水泵及水位控制調(diào)節(jié)閥、玻璃管液位計(jì)和數(shù)顯標(biāo)準(zhǔn)游標(biāo)卡尺、水平調(diào)節(jié)底座、便攜操作架等組成。裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如下。

多功能液位計(jì)檢定裝置結(jié)構(gòu)示意圖

使用多功能液位計(jì)檢定裝置檢定液位計(jì)時(shí)，首先根據(jù)被檢液位計(jì)的測(cè)量范圍選定合適的液位筒，并將液位計(jì)正確安裝在液位筒上。然后，升高液位筒液位至設(shè)定零位，進(jìn)行調(diào)零。檢定時(shí)調(diào)節(jié)液位筒內(nèi)的水位，從零位開(kāi)始逐漸升高水位到各檢定點(diǎn)的高度，直至上限，然后逐漸降低液位筒的水位到各檢定點(diǎn)，直至下限。期間記錄被檢液位計(jì)的示值和游標(biāo)卡尺的標(biāo)準(zhǔn)示值，進(jìn)行誤差計(jì)算。取整個(gè)測(cè)量過(guò)程中示值誤差的非常大值作為該液位計(jì)的示值誤差。△1=Hd－Hw1(1)△2=Hd－Hw2(2)式中:△1、△2分別為液位計(jì)上、下行程的示值誤差，cm或mm；Hw1、Hw2分別為液位計(jì)上、下行程示值對(duì)應(yīng)的水箱實(shí)際水位值，cm或mm；Hd為液位計(jì)示值，cm或mm。

多功能液位計(jì)檢定裝置的研究及設(shè)計(jì)

在參考國(guó)家及有關(guān)省已經(jīng)建立的相關(guān)液位計(jì)檢定裝置的基礎(chǔ)上，研制一種多功能液位計(jì)檢定裝置，采用數(shù)顯游標(biāo)卡尺作為溯源標(biāo)準(zhǔn)。裝置的測(cè)量范圍為0～2000mm，分辨力為0.01mm，最大允許誤差為0.05mm，能滿足各種型式高等級(jí)液位計(jì)計(jì)量檢定的需要，達(dá)到了水平。

多功能液位計(jì)檢定裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)多功能液位計(jì)檢定裝置主要由檢測(cè)用水箱、檢測(cè)用分離式液位桶、檢測(cè)用透明液位桶、檢定組件安裝板、進(jìn)出水泵及水位控制調(diào)節(jié)閥、玻璃管液位計(jì)和數(shù)顯標(biāo)準(zhǔn)游標(biāo)卡尺、水平調(diào)節(jié)底座、便攜操作架等組成。多功能液位計(jì)檢定裝置結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。
 

多功能液位計(jì)檢定裝置結(jié)構(gòu)圖

多功能液位計(jì)檢定裝置的主要技術(shù)指標(biāo)

1)檢定范圍:0～2000mm；

2)數(shù)顯游標(biāo)卡尺:分辨力為0.01mm，非常大允許誤差為0.05mm；

3)液位計(jì)接口標(biāo)準(zhǔn):DN15、DN20、DN25、DN32、DN60、DN65、DN70、DN75等，平面法蘭支持?jǐn)U展。

多功能液位計(jì)檢定裝置實(shí)施及創(chuàng)新

水箱材料為5mm厚不銹鋼拉絲板，水箱尺寸:600×800×1700(mm)，并配有大口徑清洗排污閥。水位控制系統(tǒng)采用進(jìn)口屏蔽式水泵和粗調(diào)、微調(diào)閥門組成，可有效控制正反檢定行程水位。所有計(jì)量組件均配備水平調(diào)節(jié)底座。檢定組件安裝板由透明液位顯示管、數(shù)顯游標(biāo)卡尺等組成，底部均與分離式液位桶、透明液位桶連接，與水箱快速接頭連通。檢測(cè)用分離式液位桶由Ф500×1300(mm)、Ф500×1000(mm)兩個(gè)不同高度的液位桶組成，上下兩桶可分離或組合使用。檢定時(shí)可根據(jù)被檢液位計(jì)選擇合適的液位桶進(jìn)行檢測(cè)。

液位桶與水箱快速接頭連通，并配備專用扶梯以便觀察液位桶內(nèi)液位情況。此外，液位桶設(shè)計(jì)了可方便拆卸的液位計(jì)夾裝蓋板，可以滿足不同液位檢定需求。例如，在檢測(cè)2000mm量程的液位計(jì)時(shí)，將上下液位桶通過(guò)卡箍緊密連接，液位桶高度可達(dá)到2300mm；在檢定量程為1000mm及以下液位計(jì)的時(shí)候，可以將上面1000mm液位桶通過(guò)滑輪吊裝分離，保留底部1300mm的液位桶，這樣在檢定小量程液位計(jì)時(shí)，減少了大量排放水導(dǎo)致的時(shí)間消耗，節(jié)約水資源，提高檢定效率。

目前市面上大部分一體式超聲波液位計(jì)等非接觸式液位計(jì)均有250mm左右的盲區(qū)，且對(duì)液位桶桶徑有要求，為解決這一問(wèn)題，本裝置液位桶上方預(yù)留300mm的高度，且500mm的內(nèi)徑滿足了大部分的超聲波液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)等非接觸式液位計(jì)的檢測(cè)需求。

檢測(cè)用透明液位桶規(guī)格:Ф200×2000mm，與水箱快速接頭連通。目前一般房高為3m，為滿足磁致伸縮等長(zhǎng)尺寸液位計(jì)的安裝工作，將透明液位桶設(shè)計(jì)為可整體放倒，很好地解決了液位計(jì)檢定裝置室內(nèi)安裝垂直空間不夠的問(wèn)題，同時(shí)提高了液位計(jì)的拆裝效率。此外，通過(guò)透明液位桶可以觀察這些液位計(jì)是否安裝垂直，降低非垂直安裝對(duì)測(cè)量結(jié)果帶來(lái)的影響。

檢定接口檢測(cè)用分離式液位桶(即大液位桶)上面有兩塊金屬蓋板(支撐板和調(diào)節(jié)板)，支撐板上開(kāi)DN80的孔和兩個(gè)DN10的孔，用于穿入兩根支撐調(diào)節(jié)板的螺桿，調(diào)節(jié)板為左右對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，板中間位置有可供沿著螺桿移動(dòng)的15mm的長(zhǎng)槽孔，兩板中間為相對(duì)的DN60的半圓孔，用于放置液位計(jì)。這樣，液位計(jì)上下位置可通過(guò)螺桿調(diào)節(jié)(板前后用螺母固定)，左右可通過(guò)槽孔調(diào)節(jié)，可以方便各種尺寸超聲波物位計(jì)調(diào)節(jié)測(cè)量。檢測(cè)用透明液位桶頂部亦預(yù)留了Ф60mm、Ф50mm、Ф40mm活動(dòng)蓋板和固定螺紋支架。

裝置配有磁致伸縮液位計(jì)在線檢定系統(tǒng)(系統(tǒng)MPE為0.05%)，由磁致伸縮傳感器、液位轉(zhuǎn)換控制器和計(jì)算機(jī)軟件組成。液位變送器完成液位的測(cè)量并變送輸出4～20mA電流信號(hào)；液位轉(zhuǎn)換控制儀將液位變送器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為液位值，通過(guò)RS232輸出；計(jì)算機(jī)通過(guò)接收液位轉(zhuǎn)換控制儀器輸出的代表液位值的RS232信號(hào)并多點(diǎn)測(cè)量，算出各檢測(cè)點(diǎn)的液位值作為標(biāo)準(zhǔn)與被檢液位計(jì)的測(cè)量值進(jìn)行比較，做出液位的不確定度判斷。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了快速的自動(dòng)化檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率。

多功能液位計(jì)檢定裝置檢定液位計(jì)操作示例

用多功能液位計(jì)檢定裝置檢定一臺(tái)2m的浮球式磁致伸縮液位計(jì)。首先用水平儀檢查主水箱底座及有機(jī)玻璃管支架是否水平，并調(diào)整到非常佳狀態(tài)。檢定流程如下:

1)安裝、調(diào)整被檢液位計(jì)，并調(diào)零；

2)打開(kāi)水泵電源開(kāi)關(guān)后，當(dāng)液位顯示水位達(dá)到50.0cm時(shí)，關(guān)閉水泵，等液面平穩(wěn)后，若被檢液位計(jì)水位值低于50.0cm，打開(kāi)微調(diào)閥，起動(dòng)水泵加水；若被檢液位計(jì)水位值高于50.0cm，打開(kāi)主水箱下側(cè)微調(diào)閥，將水直接排出水箱；

3)記錄標(biāo)準(zhǔn)尺此時(shí)的數(shù)據(jù)；

4)重復(fù)步驟2)、3)，將水位依次調(diào)整為100.0cm、150.0cm、200.0cm，并記錄標(biāo)準(zhǔn)尺數(shù)后，開(kāi)始反行程檢定；

5)打開(kāi)水泵電源開(kāi)關(guān)，按操作步驟2)將水位定在150.5cm(此處建議設(shè)定值略高于檢定點(diǎn)值，因?yàn)樗猛Ｖ构ぷ骱?，要關(guān)閉水閥，有個(gè)時(shí)間差)，當(dāng)水泵開(kāi)始工作，打開(kāi)排水閥，主水箱開(kāi)始排水。若被檢液位計(jì)水位值低于150.0cm，打開(kāi)微調(diào)閥，起動(dòng)水泵加水；若被檢液位計(jì)水位值高于150.0cm，打開(kāi)主水箱下側(cè)微調(diào)閥，將水直接排出水箱；

6)重復(fù)步驟5)，將水位依次調(diào)整為100.0cm、50.0cm，并記錄標(biāo)準(zhǔn)尺數(shù)據(jù)；7)計(jì)算個(gè)檢定點(diǎn)的示值誤差和回差。檢定結(jié)束。

本文介紹了一種多功能液位計(jì)檢定裝置，主要論述了該裝置的工作原理、技術(shù)指標(biāo)、設(shè)計(jì)思路、工作方法，以及該裝置在實(shí)施中的創(chuàng)新點(diǎn)。裝置可檢定多種類型的液位計(jì)，例如:浮球液位計(jì)、靜壓式液位計(jì)、浮球(桶)液位計(jì)、雷達(dá)物位計(jì)、超聲波料位計(jì)、差壓式液位計(jì)、明渠流量計(jì)等。目前，多功能液位計(jì)檢定裝置已經(jīng)運(yùn)用于某計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)，很好地滿足了日常檢定的市場(chǎng)需求。