利用由標準流量計、流量積算儀和遙控觸發(fā)開關等組成的小口徑液體流量計檢定系統(tǒng)對現場小口徑流量計進行檢校工作，采用創(chuàng)新的量值溯源體系，提高該系統(tǒng)的準確度。
1 設計背景
    隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，國家對節(jié)能減排工作要求的不斷提高，在現場各種各樣測量小口徑液體的流量計被廣泛應用，由于質量管理的要求或者有結算要求，許多流量計需要定期的進行檢定，而工業(yè)生產中，生產裝置不停，這些流量計便無法拆卸送實驗室檢定，另外拆卸流量計還要花費較大的人力物力，新疆的地域遼闊，送檢流量計更是有一定的困難，從而使用客戶便提出了流量計在線檢定的要求，為滿足客戶的需求，更好的為新疆工業(yè)生產服務，我們便提出要設計一套準確度較高，穩(wěn)定性好的現場小口徑流量計檢定系統(tǒng)。差壓變送器
    當前現場小口徑液體流量計的使用現狀：目前這樣的流量計測量口徑分布主要為DN（6-50）mm，測量范圍為（0.05-40）m3/h，準確度0.2-2.5級不等，有電磁流量計，渦輪流量計，質量流量計等，主要應用于石油石化，醫(yī)藥，食品加工等生產領域，直接的特點就是流量計的測量介質各種各樣，有油類、烴類和各種揮發(fā)和腐蝕性較強的液體，另外測量的管徑小，流速低，現場管路復雜也是此類流量計的使用現狀。
    目前常用的小口徑液體流量計檢定設備、方法以及優(yōu)缺點：
    1.1 利用二等金屬量器進行檢定
    二等金屬量器準確度較高，可利用被測流量計累計容積值和標準容積比對的方法對現場流量計進行校準，其優(yōu)點為二等金屬量器準確度為±0.025%，可靠性好，可滿足所有小口徑流量計的檢定的準確度要求，金屬量器的容積值從1L-2000L不等，基本可涵蓋目前所有流量計的累計值使用范圍，但是由于金屬量器體積較大，長途搬運不方便，另外由于金屬量器敞口設計，不適合應用于揮發(fā)性和有毒有害液體的測量，現場許多液體帶有一定腐蝕性，對金屬量器也會造成一定的損傷，所以利用二等金屬量器檢定還是有一定的局限性。孔板流量計
    1.2 利用現場準確度較高的超聲波流量計進行比對
    利用超聲波流量計對現場流量計進行校準比對是近年來使用多的一種檢定方法，其具有穩(wěn)定性好、量程范圍廣、適合各種口徑和材質的管道、不用破管、無壓力損失等特點，適用于自來水，高溫水，原油、各類腐蝕性液體流量計的測量，但是受工作原理的要求，其現場安裝有明確要求，例如有足夠長的直管段等，在實際應用中，現場條件達不到安裝要求的情況很普遍，受現場安裝條件所限，直管段不夠長，閥門、彎頭和泵離流量計太近，流量計口徑和管道口徑不一致等原因而引起的誤差很大，且由于超聲波為時差原理測量，
    許多現場流量計的管道內壁均有不同程度的腐蝕結垢情況，測量時聲速在T1和T2之間傳播勢必會受到影響，而管徑越小，這種影響對測量準確度的影響將會約大，另外超聲波流量計測量管徑越大，其準確度和穩(wěn)定性越好，管徑小，則相對差一些。
    1.3 利用現場檢校車進行測量
    液體流量計的現場檢校車主要是標準表法的和體積管，大部分是針對現場油流量計而設計，同樣對于腐蝕性較強，管徑較小的流量計來檢校同樣不太適用，再而現場檢校車體積較大，造價較高，使用成本也相對較高。
    綜上所述目前現場小口徑液體流量計的檢定現狀，這些現場的條件就對我們提出了設計要求，首先要滿足小口徑液體流量計的測量準確度的要求，其次流量計不拆卸就能測量，能滿足現場管道復雜的要求，能滿足各種腐蝕性較強的液體，后就是結構簡單，便于帶到現場，可靠性較高，便于量值溯源。
    2 現場小口徑液體流量計檢校系統(tǒng)的設計和原理
    針對以上的現狀和要求，我們提出了如下的設計理念，我們利用現場流量計的旁通管線或者檢定管線，在流量計的下游加裝我們的檢定系統(tǒng)，讓被測流體同時流過被測流量計和我們的檢定系統(tǒng)，通過我們的檢定系統(tǒng)對工作流量計進行檢校，
    具體的檢校系統(tǒng)我們采用標準流量計、流量標定儀、遙控觸發(fā)器和帶太陽能板的便攜式現場供電電源幾部分組成，
    標準流量計我們采用了帶脈沖信號輸出的0.2級的電磁流量計或者質量流量計，流量標定儀采用中國計量科學研究院生產的XMFL-6標準流量積算儀，遙控觸發(fā)器采用杭州正電科技有限公司的12路無線遙控開關，便攜式電源采用徐州普天光電科技有限公司的便攜式電源。
    2.1 各組件的性能指標：
    （1）標準流量計：對于導電介質我們選用日本橫河公司的電磁流量計，非導電介質選用艾默生公司的質量流量計，在本方案中，由于大多數介質為導電類的酸堿液體，故使用以電磁流量計為主。
    性能指標：勵磁方式：雙頻勵磁；
    流速范圍：（0~10）m/s；
    度：±0.2%；
    重復性：0.05%；
    介質溫度：（-10~+180）℃；
    環(huán)境溫度：（-20~+60）℃；
    電源電壓：24VDC；
    流體壓力：（-0.1~4）Mpa；輸出信號：模擬（4~20）mA、脈沖信號輸出；
    通信：BRAIN通信；
    符合防爆等級的要求。
    （2）流量標定儀
    ①8位數字顯示，通過按鍵切換可分別顯示累積流量和累積時間，累積時間分辨率為0.0001秒。
    ②6位數字顯示，通過鍵的切換可分別顯示瞬時流量和信號頻率，分辨率大為0.001個單位（HZ），不受啟動、停止控制。
    ③四路流量信號輸入，可同時工作。通過前面板上的1路/2路鍵切換顯示。
    ④計時計數的啟動、停止共有五種控制方式控制，清零通過前面板清零按鍵或通過微機控制。
    ⑤前面板控制。通過啟動、停止、清零鍵直接控制。分體式電磁流量計
    ⑥后面板控制。有外控開關觸點、外控電壓及脈沖數量三種控制方式。
    ⑦微機通過RS232接口（或485接口）由軟件啟動、停止及清零計時計數。
    ⑧可高電平或低電平雙向工作（可通過面板按鍵控制或通過RS232接口控制）。
    （3）遙控觸發(fā)器 工作電壓：12VDC；
    靜態(tài)電流：≤7mA；
    觸點容量：7A240VAC|10A24VDC；
    工作頻率：315MHz，433.92MHz；
    控制方式：自鎖型；
    控制路數：12路。
    （4）便攜式電源 型號TYN-B4034AD；
    鉛酸蓄電池：17AH′2塊；
    太陽板：20Wp′2塊折疊；
    工作、充電、故障、交流指示燈顯示；
    交流插座3只。
    2.2 電氣結構：在各部分組件通電正常工作的情況下，將標準流量計的脈沖輸出接入到流量積算儀中，讓流量積算儀通過開關觸發(fā)能累計標準流量計發(fā)出的脈沖值，將遙控觸發(fā)器電路模塊植入流量積算儀中，用遙控觸發(fā)的模式來代替流量積算儀面板按鍵操作，避免受到空間和距離的限制。
    2.3 工作原理：當圖3的流量計檢校系統(tǒng)安裝在圖2的工作位置時，當管道中有流量同時流過工作流量計和標準流量計時，工作流量計的顯示部分會有瞬時和累計流量顯示，標準流量計和流量標定儀相互配合，在遙控觸發(fā)器的控制下可累計出這一段的累積脈沖數從而換算為標準累積體積數，通過累讀工作流量計的累積體積數，可計算當前流速下工作流量計的示值誤差。
    2.4 工作過程：首先要對標準流量計進行設定，規(guī)定其脈沖輸出的脈沖當量值，該系統(tǒng)設置為100個/L即標準流量計每流過1L液體，便給流量積算儀發(fā)送100個脈沖。舉例在現場有一臺管徑為DN25mm，當前流速為4.37m3/h，準確度為0.5級的電磁流量計，測量介質為高壓鹽水。在其管路中安裝好本系統(tǒng)運行（5~10）分鐘之后，對流量積算儀進行復位，處于等待觸發(fā)的狀態(tài)便可開始檢定。當工作流量計的累積量在不斷累積變化時，在某一瞬間變化的時刻通過按下遙控觸發(fā)器的開關觸發(fā)流量積算儀進開始累積計數，同時記錄瞬間變化的數值為5.215m3，等待累計時間超過60s以后，在工作流量計變化的瞬間再次按下遙控器的停止計數開關使流量計算儀停止計數，記錄瞬間流量值為6.003m3，流量積算儀累計的脈沖個數為7845，此時可計算：    
    工作流量計累計的體積數為：
        （1） 通過脈沖體積公式K=N/V得出標準流量V=K/N則有：7845/100=78.45L   （2）
    由（1）、（2）式所以其示值誤差為：
    （ΔV-V）/V=0145%
    反復測量三次可得出該點下的重復性，通過控制圖1中的閥門D開度的大小，從而調節(jié)工作流量計的流量的大小，在不同流量下對該流量計進行檢定。
    3 現場小口徑液體流量計檢校系統(tǒng)的量值溯源體系
    該套現場小口徑液體流量計能測量的準確度范圍為0.5級及以下，有人質疑該系統(tǒng)中的標準電磁流量計的準確度為0.2級，還有智能流量積算儀、遙控觸發(fā)器等相關因素，合成下來該套系統(tǒng)的擴展不確定度約在0.25左右（k=2），對于檢校0.5級的工作流量計就達不到要求了，那是因為傳統(tǒng)的流量計溯源體系，
    整套0.05級的裝置只對標準流量計進行檢定，判定其合格與否，流量積算儀和遙控觸發(fā)部分只能通過時間頻率的檢定來判定其是否合格，終組合起來的系統(tǒng)擴展不確定度就很大了，但是我們設計的該套系統(tǒng)有個特點，就是和0.05級的裝置標準重復，既都有一套流量積算儀和觸發(fā)電路，我們通過對裝置電氣部分的改造，使得我們這套檢定系統(tǒng)取代了標準裝置中的重復部分，
    這樣可把這套系統(tǒng)看做一個整體，進行逐點的檢定，由于該標準流量計的重復性為0.05%，則對流量計的k系數值進行設定，后可把每個點的誤差控制在±0.15%以內，這樣就可滿足0.5級流量計的檢定工作。在實際的使用中，還可對流量計進行更細化的逐點，定流量進行修正，還可達到更高的準確度，這也符合當前流量界普遍采用的測量逐點，定流量誤差修正，進行溯源的理念。 
    4 現場小口徑液體流量計檢校系統(tǒng)的優(yōu)點
    通過設計能得出該套系統(tǒng)有如下的優(yōu)點：
    ①創(chuàng)新的應用了新的溯源體系，使整套系統(tǒng)有較高的準確度，開展工作的范圍大大加寬；
    ②整個系統(tǒng)功耗較低，搭配有太陽能板的便攜式電源能在油田等野外進行工作；
    ③測量時間短，工作效率高；
    ④靈活性強，通過更換標準流量計可對各種腐蝕、揮發(fā)類液體流量計進行檢校；
    ⑤使用累積量進行檢校，改變了以往使用標準表比對瞬時流速誤差較大的情況。
    5 小結
    綜上所述，該套檢定系統(tǒng)能對現場的小口徑流量計進行檢校，由于我院的工作服務重點是油田，這樣的小口徑流量計在油田使用很多，設計這樣一套系統(tǒng)來開展工作是非常有必要的，每年約能檢校流量計約200余臺件，創(chuàng)收15萬元左右。對該系統(tǒng)不斷改進，進一步增加計算機自動控制計算部分，能不斷提高計算速度，提高工作效率更好的為油田客戶服務，為我院的不斷進步發(fā)展做出貢獻！