体积管式液体流量标准装置

▆   体积管式液体流量标准装置

一、设计依据和概述

体积管式流量标准装置，该装置依据用户提出的要求和国家计量检定规程“JJG164-2000《液体流量标准装置检定规程》、JJG8209-2010《体积管检定规程》、JJG643-2003《标准表法流量标准装置检定规程》、JJG198-1994《速度式流量计检定规程》、JJG667-2010《液体容积式流量计检定规程》、JJG897-1995《质量流量计检定规程》、JJG1038-2008《科里奥利质量流量计检定规程》、JJG1033-2007《电磁流量计检定规程》、JJG1030-2007《超声流量计检定规程》、JJG1029-2007《涡街流量计检定规程》、JJG1037-2008《涡轮流量计检定规程》”进行设计制造，采用标准体积管和标准表法进行检定。整套装置可由中国计量科学研究院指派专家或用户指定法定计量部门现场考评验收，并出具检定证书。

由于整套标定装置的流量范围要求在450m³/h以内（DN200流速可达:V=4m/s），为了降低制造成本，同时保证整套装置的准确度，采用用户现有的体积管（改造），和电磁流量计作为本套装置的原级标准和次级标准。改造后的体积管法液体流量标准装置要求装置同一稳定的流量计的同一的流量点检定时基本误差不超过0.05%。可以满足对现有的（DN15-200）mm的速度式流量计、容积式流量计以及质量流量计的检定和校准要求。

本套体积管式流量标准装置的特点是动态法标定，流体在密封管道中循环，标准装置与被检表工况一致，无流程中相关配套设备累计误差带来的系统误差。设置4m3稳压容器并配以水泵电机变频调节，可作为标准表法中的稳压系统。体积管的重复性高达0.02%，这是静态容积法、静态质量法、标准表法无法可比的。本套体积管式流量标准装置工艺简单、操作方便、安全可靠。

整套体积管流量装置采用微机自动控制系统，可对整套装置进行自动控制和数据自动采集，如标准容积、被检表、标准表、压力变送器、温度变送器的采集，体积管、流量调节和变频调速器、阀门的控制等。可自动进行单点、三点、五点及多点的自动检定，可实现数据自动存储、自动查询、自动打印检定结果和检定证书等功能。体积管流量装置的稳压方式标准表法采用稳压容器和变频调节相结合，通过控制变频器转速控制水泵转速，实现系统压力稳定，可满足各口径流量调节需求，并降低系统能耗。

整套体积管流量装置的动力、控制和软件系统可达到协调、高效工作，从设定流量点到流场稳定、具备检定条件的准备时间应控制在5min内。

二、技术指标

2.1检定方法：标准体积管法+标准表法

★扩展不确定度：标准体积管法：0.05% （k=2）体积管重复性：0.02%

                          标准表法：0.3% （k=2）标准表准确度：0.15%  

★稳定度：0.2%

★流量范围：1m3/h～450m3/h （例）

★工艺管线: DN200、DN150、DN100、DN80、DN50、DN25（材质为：国标304不锈钢）

★检表口径：DN200、DN150、DN125、DN100、DN80、DN65、DN50、DN40、DN32、DN25、DN15共十一种规格。其中DN125在DN150管线；DN65在DN80管线；DN40、DN32在DN50管线；DN15在DN25管线通过变径换管完成检定工作，法兰连接。加装一组立式检定台位，用于转子流量计的检定。

★被检流量计种类：速度式流量计、容积式流量计、质量流量计、转子流量计等

★被检流量计信号：脉冲信号、4-20mA、1-5VDC、多媒体检定系统

2.2检定介质：清洁水    

2.3工作压力：不超过0.4MPa

2.4工作温度：常温

2.5提供电源：DC12V、24V、5V、AC220V

2.6控制方式：在检定过程中，流量标准装置装置为自动检定，除被检流量计需人工装夹，其余的检定工作均可在计算机上操作完成被检流量计直径及流通能力表 （仅供参考）

三、 装置的组成

3.1、原级标准器：标准体积管；次级标准器：电磁流量计。

3.2、检定工艺管线：工艺管线设DN200、DN150、DN100、DN80、DN50、DN25共六条，配有压力、温度变送器、气动（电）开关阀、气动（电）调节阀、气动夹表器等。

3.3、水循环系统一套：其中水泵组包括IS250-400B型水泵1台；IS150-400B型水泵 1台。止回阀、截止阀、挠性接头等。

3.4、微机自动检定系统一套, 包括电源柜、PLC控制柜、检定软件、工控机、打印机、多媒体检定系统等。

3.5、装置配电系统：功率130KW。

3.6、变频调速系统：变频器、变频控制柜。

3.7、动力气线一套，包括压缩气泵、贮气罐、气容、阀门、接头、电磁换向阀等。

3.8、装置需要房间尺寸为长16m×宽16m×高5m（米）,室内要有行车。

3.9、控制气体流动的阀门控制方式为气动，阀门及配套电机均采用国产上海电建品牌。

四、 装置关键设备的设计与选择

4.1 流量泵的选择

由泵出口至背压管线的沿途损失和局部损失进行计算，在ν=5～7m /s左右时,水头损失约hw=35m，加上泵吸水口损失，确定泵扬程H=40m左右，为确保流量在450m³/h以内，故选泵组合：总流量Q=452m³/h    

水泵参数 IS250-400B   1台   H=40m    Q=340m3/h    P=70KW

IS150-400B   1台   H=40m    Q=122m3/h    P=30KW

消音方案：选择沈阳沈西牌水泵，其噪声较小（≤90dB）叶轮采用不锈钢材质，延长水泵使用寿命。泵房与检定室间加隔离墙，墙壁加装吸音板（可在装置建成后视噪声情况决定是否加装）。保证室外噪音影响小于70dB。

振动的控制，装置主要产生振动的部位包括检定管线、泵及泵汇管处。我们将检定管线装夹在夹表工作台上，再将夹表工作台固定在地面上，以消除检定管线的振动；在每台泵下单独建泵基础，各泵基础间留有一定间隙，防止产生共振或谐振。泵座下加装减振垫，隔离泵与地面间的振动，在泵与各进排气管路间加装挠性接头，以减少泵的振动向管线传递时对装置本身所造成的影响。

4.2标准体积管：

改造原有标准体积管，本体标准容积管段由250m3/h升级为450m3/h，增加多组检测开关便于不同流量点的检测需要，材质改为304不锈钢，重复性达到0.02%。

4.3标准表：

选用电磁流量计作为标准表，规格为DN200、DN150、DN100、DN80、DN50、DN25各一台。每个检定台位的上游放置相应口径的电磁流量计，也可组合使用。标准表选用罗斯蒙特品牌，精度等级优于0.15%。

4.4 储水池容积：

按稳定度要求，检定中水池液面波动≦200mm要求，池内流速≤0.015m/s, 以及上下波动量的要求(根据现场实际情况)，V水池=(30-60）m3。

4.5稳压系统：

稳压容器与变频调节结合。

4.6 夹表器：采用不锈钢外气缸式气动夹表器，钢构支座，在支座中心位置加装涡轮蜗杆升降托表支架。

4.7工艺管线：

工艺管线采用国标304不锈钢钢管，管内壁光滑，无裂纹，无凹凸现象，表前直管段20D、表后5D。

前后直管段上设有符合相关检定规程要求的取压取温位置，且密封可靠。

测量段自诊断检漏功能：将要检测的测量段及其换向器前所有阀门打开，其余管段所有阀门关掉。启动水泵向测量段内注水，当管内水达到一定流量时，观察管段各连接处是否有渗水现象即可判断管路泄漏情况。要检漏时以此方法逐个管段测试即可。

4.8温度、压力变送器：

温度变送器，测量不确定度要优于±0.2%。输出信号为4～20mA，输出基于HART通信协议的数字信号，供电电源应为24V，选用霍尼韦尔品牌。

压力变送器不确定度优于0.1%，输出信号为4～20mA，供电电源应为24V。选用霍尼韦尔品牌。

4.9变频控制：

变频器选用富士品牌，采用单台变频器对单台泵电机进行调速（调速范围是在30HZ-50HZ之间）及逐台电机作软启动切换到工频运行的工作方式，配套滤波器，消除变频器干扰。

4.10装置材质：

整套装置的工艺管线和夹表器及其它接液部位均采用国标304不锈钢，其它部分管线均采用水性防锈剂做防锈蚀工艺处理，保证十年内不锈蚀，所有容器及控制阀门的额定使用压力1.6MPa。

五、计算机检定测控系统

包括电源柜、检定柜、控制柜、检定软件、工控机、激光打印机等。配电柜内配件选用施耐德产品，将信号采集、处理线路和变频泵等动力用电有效隔离。

5.1工作原理：

体积管式流量标准装置系统上位机以工控机及下位机PLC为核心完成系统控制任务，其主要是完成流程控制设备的开关，信号采集、数据处理、打印仪表检定报告及检定证书等.下位机PLC选用西门子品牌。

上位机与下位机之间的通讯采用MPI总线形式，MPI总线的高性能、高可靠性能够较好的满足系统的要求，且具有良好的检错功能，保证数据的可靠性。

标准流量装置的系统应用软件，操作界面美观、明晰、友好。应用软件对用户开放，确保用户在长期使用过程中根据检定规程的修订来升级装置的功能。我方保证用户软件及时免费更新升级，以保证用户的使用。

5.2主要功能

5.2.1控制功能

5.2.2数据采集功能

5.2.3数据处理功能

5.2.4系统软件功能

5.2.5重要功能的具体实现 

六、质量保证

我方保证其提供的产品符合相应说明书所列出的性能指标,在用户方完全遵守我方所提供的产品安装,使用和维护保养的有关规定下,我方对其提供的产品向用户方提供质量保证。