腰輪流量計自動檢定裝置

利用體積管、PC 機、PLC 為主要硬件,組態王軟件為開發平臺,構建腰輪流量計自動檢定裝置。 根據檢定規程要求,確定檢定點,控制流量,裝置自動讀取計數器頻率、自動采集溫度、壓力值,自動計算出標準裝置體積管的容積值、流量計累積流量值、示值誤差、重復性及系數等。 實現可視的操作界面、保存檢定數據、打印檢定證書、檢定結果通知書等功能。

0.引言

腰輪流量計是目前油田和管道輸送中使用較廣泛且時間較長的一種流量計量器具。 計量精度可達 ±.2%( 甚至 ±.1%) 符合標準對計量器具的精度要求。 可以實現各種油品的準確計量,是買賣雙方普遍接受的一種計量器具。 流量計能否提供準確的計量數據,除了使用者正常維護和保養外,避免人為造成的計量檢定誤差,必須進行周期檢定。 必須有一套流量單位復現方法和檢定系統對使用流量儀表傳遞的標準方法。 建立流量計量的標準裝置,以保證量值傳遞和流量測量的準確度。 如果手動檢定,數據處理復雜,工作量大且容易出錯。 標準表法準確度低,一般為0. 級,只能采用比對的方法進行檢定;標準體積管法的準確度高,一般為 .05 級。 腰輪流量自動檢定裝置( 以下簡稱檢定裝置),為滿足上述要求,采用體積管法,根據計量檢定規程《 JJG 6672010 液體容積式流量計檢定規程》設計制造而成,適用于腰輪流量計首次檢定、后續檢定和使用中檢驗。

 

檢定裝置的硬件設計原理

 

. 腰輪流量計檢定原理

 

腰輪流量計( 以下簡稱流量計) 檢定原理如圖1 所示。 腰輪流量計是一種容積式流量計。 流量計內部的兩個咬合的腰輪和內腔壁形成計量空間,通過液體推動腰輪轉動,將上述空間內的液體排出流量計。 同時計數裝置和脈沖發訊器,在流量計表頭指示器上顯示出體積值,并將電脈沖信號遠傳。

檢定系統由檢定用流量標準裝置( 體積管計量段T)、球型置換器Q、被檢腰輪流量計 L、流量出口電磁閥 V3、壓力變送器( P1、P2、P3)、溫度變送器(T1、T2、T3)、流量調節閥 M1、體積管入出口電磁閥(V2、V1)、體積管檢測開關(D1、D2)、四通換向閥V5、放氣電磁閥 V4 等組成。

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用體積管法檢定流量計的原理是利用體積管兩檢測開關間標準容積作為標準,檢定介質在泵壓作用下推動球型置換器( 彈性橡膠球) 在標準管內移動,分別觸發檢測開、關向頻率計數器發出開、關信號,累積被檢腰輪流量計在此區間內所發出的脈沖信號,將標準狀態下的容積值經過溫度、壓力修正后得到標準容積值。 具體操作如下:

 

1)打開被檢流量計的流量調節閥,關閉被檢流量計的出口閥。 讓介質通過流量計流經體積管,應使流量計在70%~100%的***大流量下運行。 待運行一段時間后再進行檢定,使體積管管壁溫度達到平衡。

 

2)檢定前先發幾次球,對體積管進行排氣,確認無氣后關閉排氣閥, 使檢定球回到發球狀態。

 

3)對準確度等級優于 . 級的流量計,其檢定點應為均勻分布的5 個點,其中含***大流量和***小流量。 每個流量點至少檢定3 次。 檢定時,用標準體積管的出口調節閥調節流量計的流量,使標準體積管的出口壓力始終保持高于檢定介質在工作溫度下的飽和蒸汽壓。

 

4)由電控系統操作標準體積管發球,當檢定球觸動個檢測開關時,自動開始記錄流量計發出的脈沖;當球觸動第二個檢測開關時,自動停止記錄流量計發出的脈沖數,讀取脈沖記錄器上的脈沖示值;當檢定球在兩個檢測開關之間的標準段中運行時,應測量和記錄標準體積管進、出口及流量計

出口的溫度、壓力值。

1.2

流量計檢定數據計算公式

1.2.1

按各流量檢定點每次檢定分別計算檢定時

測得的標準體積管處實際體積

[1]

V =Vs   1 +

D

Es e

ps    ×[1 +βs(ts  -20)]

(1)

式中:Vs  為體積管標準體積值,m3 ;ps  為標準體積

 

管處液體的表壓力平均值,Pa;為標準體積管內經,mm;為標準體積管壁厚,mm;Es 為標準體積

 

管材料的彈性模量,Pa;βs 為標準體積管的體積膨脹系數,-1 ; ts 為標準體積管處介質溫度的平均值,。

 

.. 將標準體積管處實際體積的值換算到流

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式中:( δm  max 為各檢定點各次檢定示值誤差的***大值。

.. 流量計的重復性各檢定點的重復性

 

式中:Qs 為在某流量點下的各次標準體積管處實際體積的值換算到流量計檢定條件下的累積流量實際值,m3 ;QM 為在某流量點下的各次檢定時間內流量計累積流量示值,m3 。

 

. 檢定裝置硬件電路

 

檢定裝置數據采集、控制框圖如圖2 所示。

 要3.jpg

檢定裝置硬件電路由被檢流量計處溫度、壓力變送器T1、P1,體積管入口、出口溫度壓力變送器

 

T2、T3、P2、P3,檢測開關 D1、D2,四通換向閥 V5,流

 

量調節閥M1,電磁閥 V1 ~V4,被檢流量計  等組成。 根據檢定規程要求,實現計算機( 組態軟件)、可編程控制器對檢定過程自動控制。 對相關的數據進行處理,對檢定記錄表和證書進行打印。

.. 可編程控制器電路與程序

 

可編程控制器選用歐母龍 CP1H -XA40DR -A[2] 。 電源電壓:220VAC;輸入點數:24 點;輸出點

 

數:16 點;輸出形式:繼電器。 內置模擬輸入 點(占用 CH  4CH)。 輸入信號量程:1 -5VDC;率:1/16000 1/12000。 內置模擬輸出2 點( 占用

 

CH  2CH)。 CPM1A -AD041 外擴展 A/D 轉換器(占用 CH  4CH)。

 

可編程控制器程序框圖如圖3 所示,程序(略)。

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