用實(shí)驗(yàn)研究的方法 ,討論了用渦輪流量計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置工作量器的可能性和可行性 ,并進(jìn)一步提出了用高穩(wěn)定性流量?jī)x表傳遞其它大容器容積量值的一般方法 . 試驗(yàn)表明: 只要流量?jī)x表具有足夠好的重復(fù)性 ,用它作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)容器容積量值是一種非?？尚械姆椒?.

1、問題的提出：
  靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中工作量器的容積量值一般都是由一等標(biāo)準(zhǔn)量器傳遞的[1 ]. 但規(guī)程中有嚴(yán)格的條件規(guī)定 , ( 1)標(biāo)準(zhǔn)量器的準(zhǔn)確度應(yīng)優(yōu)于被標(biāo)定工作量器準(zhǔn)確度的1 /2; ( 2)標(biāo)準(zhǔn)量器的容積與工作量器的容積比一般不小于 1∶ 5. 也即不能用太小的標(biāo)準(zhǔn)量器以太多的次數(shù)來傳遞容積量值給較大容積的工作量器. 這就造成在很多實(shí)際的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中并不能或不適合用標(biāo)準(zhǔn)量器來完成對(duì)工作量器的容積量值傳遞. 尤其是目前已有許多大口徑流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作量器容積達(dá)數(shù)十甚至數(shù)百立方米 ,如我國(guó)開封流量測(cè)試中心的大型流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作量器容積達(dá) 50、 75和 150m3; 上海光華· 愛而美特帶流量調(diào)節(jié)的變水頭高位槽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作量器 (計(jì)量水池 )容積達(dá) 500m3. 這樣的大型容器用常規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)量器來傳遞容積量值已很不適宜. 尤其是 350m3的水塔型工作量器 ,實(shí)際上是一種工作在動(dòng)態(tài)容積法方式的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 ,根本就無法用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行容積量值的傳遞.用常規(guī)方法傳遞容積量值的另一個(gè)困難是流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的現(xiàn)場(chǎng)安裝條件 . 由于傳統(tǒng)方法要將標(biāo)準(zhǔn)量器置于被傳遞的工作量器之上 ,當(dāng)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中工作量器上方?jīng)]有足夠的空間時(shí) ,也很難用標(biāo)準(zhǔn)量器來傳遞容積量值給工作量器.我院的靜態(tài)容積法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置就屬于這種情況 ,標(biāo)準(zhǔn)裝置建立十多年來還從未對(duì)其進(jìn)行過檢定 ,主要原因是用常規(guī)方法傳遞工作量器的容積量值有困難.用高穩(wěn)定性的流量?jī)x表傳遞容積量值的方法在國(guó)內(nèi)已作了不少研究 .
  開封流量測(cè)試中心利用渦輪流量計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)來檢定同級(jí)渦輪流量計(jì) ,結(jié)果表明與標(biāo)準(zhǔn)容器檢定渦輪流量計(jì)沒有顯著性差別 ; 大慶原油大流量計(jì)量檢定站利用刮板流量計(jì)優(yōu)異的重復(fù)性 (重復(fù)性誤差≤ 0. 012% ) ,傳遞容積量值給標(biāo)準(zhǔn)體積管 ,用水作為介質(zhì)時(shí)體積管的準(zhǔn)確度達(dá)0. 035% ,用原油作介質(zhì)時(shí)體積管的準(zhǔn)確度仍達(dá) 0. 05%  ; 利用電磁流量計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn) ,傳遞容積量值給動(dòng)態(tài)容積法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作量器 ,準(zhǔn)確度達(dá) 0. 0335%   .
  本文主要討論以渦輪流量計(jì)作為傳遞標(biāo)準(zhǔn) ,將標(biāo)準(zhǔn)容器的容積量值傳遞給我院靜態(tài)容積法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 100L工作量器的方法和結(jié)果 ,并進(jìn)一步推廣到傳遞大容積量值的一般方法.

2、傳遞方法與傳遞用流量計(jì)的選擇：
  用流量計(jì)傳遞容積量值給工作量器的方法和過程分兩步進(jìn)行:
  ( 1) 從標(biāo)準(zhǔn)量器將量值傳遞給“傳遞用流量計(jì)” ,該“傳遞用流量計(jì)”就是傳遞標(biāo)準(zhǔn) ;
  ( 2) 用“傳遞用流量計(jì)”將容積量值傳遞給工作量器 .為了使傳遞工作準(zhǔn)確有效 ,傳遞用流量計(jì)的選擇非常重要 .它起碼應(yīng)滿足以下兩個(gè)基本條件: ,傳遞標(biāo)準(zhǔn)必須有優(yōu)異的重復(fù)性 .第二 ,傳遞標(biāo)準(zhǔn)必須有足夠高頻率的電信號(hào)脈沖輸出.
  眾所周知 ,目前傳遞用流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)通常為 0. 5級(jí) ,***高也不過 0. 2級(jí) ,即其基本誤差限在 ( 2～ 5)× 10- 3量級(jí) ,而所傳遞的工作量器的準(zhǔn)確度一般在 10- 4量級(jí).按傳統(tǒng)的概念看 ,用較低精度的流量?jī)x表傳遞量值給較高精度的工作量器是不合邏輯的 ,在檢定規(guī)程中也是從不允許的.但實(shí)際上流量?jī)x表的基本誤差限是在其測(cè)量范圍內(nèi)的允許誤差 ,其中包含著儀表的非線性誤差 ,即包括各流量點(diǎn)的儀表系數(shù)與測(cè)量范圍內(nèi)平均儀表系數(shù)之間的差異所引起的誤差 .有些流量?jī)x表的重復(fù)性非常好 ,如電磁流量計(jì) ,渦輪流量計(jì)和腰輪、刮板等容積式流量計(jì)等 ,重復(fù)性誤差比基本誤差限要低 1個(gè)甚至 2個(gè)數(shù)量級(jí) ,達(dá) 10- 4和 10- 5. 如果讓高穩(wěn)定性的傳遞用流量計(jì)工作在某一固定流量點(diǎn) (或其附近 ) ,利用其優(yōu)異的重復(fù)性 ,即可滿足傳遞量值給工作量器的條件. 用流量?jī)x表傳遞容積量值的方法正是利用某固定流量點(diǎn)的重復(fù)性來實(shí)現(xiàn)的.
  有足夠高頻率的電信號(hào)脈沖輸出是作為傳遞用流量計(jì)的另一基本條件. 無論是傳遞方法中的步還是第二步 ,流量計(jì)輸出的信號(hào)脈沖都要與換向器 (靜態(tài)容積法 )或工作量器液位開關(guān) (動(dòng)態(tài)容積法 )的動(dòng)作同步計(jì)數(shù) ,輸出信號(hào)頻率足夠高 ,計(jì)數(shù)中引起的誤差就越小.如文獻(xiàn)* *電磁流量計(jì)的儀表系數(shù)達(dá) 5600 L- 1多.
  基于上述分析 ,由于 0. 2級(jí)的刮板流量計(jì)沒有電脈沖輸出; 1. 0級(jí)的電磁流量計(jì)只有電流輸出 ,且精度較低;我們選用了 0. 5級(jí)渦輪流量計(jì)作為傳遞用流量計(jì).

3、傳遞試驗(yàn)與結(jié)果傳遞試驗(yàn)裝置：
  如圖 1所示.圖中傳遞用流量計(jì)是 0. 5級(jí)的普通液體渦輪流量計(jì) ,流量范圍為 0. 6— 4. 0 m3/h. 傳遞過程的步 ,即從標(biāo)準(zhǔn)量器將量值傳遞給“傳遞用流量計(jì)” ,在省技術(shù)監(jiān)督檢測(cè)研究院流量實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行 .用裝置準(zhǔn)確度為± 0. 05%的靜態(tài)水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)傳遞用流量計(jì)進(jìn)行檢定 ,70% 流量點(diǎn) ( 2. 8 m3/h)的檢定結(jié)果如表 1所示 .

圖 1　等精度傳遞實(shí)驗(yàn)裝置

表 1　 70% 流量點(diǎn)的多次檢定處理結(jié)果
  計(jì)算處理:儀表系數(shù)平均值 K-,K-= (∑ni= 1K i ) /n = 572. 86 L- 1單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差 S ( Ki )S ( Ki ) = ∑ni= 1( Ki – K-)2/ ( n – 1) = 0. 1134 L- 1平均值實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 S (K-)S ( K-) =S ( K i )n= 0. 0401 L- 1平均值相對(duì)不確定度 u ( K )ru ( K )r = S( K-) /K-= 0. 0070%相對(duì)合成不確定度 uc1r 為uc1r =u0k2+ u ( K )2r =0. 051. 962+ 0. 0072= 0. 0265% ( 1)該傳遞用渦輪流量計(jì)在 70% 流量點(diǎn)的儀表系數(shù)相對(duì)擴(kuò)展不確定度 Urk 為Urk = kuc1r = 0. 053%式中 ,u0 為上一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置的不確定度.傳遞過程的第二步是將傳遞用渦輪流量計(jì)安裝在我院的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上 (如圖 1) ,并讓傳遞用流量計(jì)工作在 2. 8 m3/h流量點(diǎn)進(jìn)行檢定 ,檢定數(shù)據(jù)和處理結(jié)果如表 2所示。

表 2　 各檢定點(diǎn)的檢定結(jié)果匯總

 表中 ,* 為相對(duì)工作量器 100L刻線對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù) ;* * 為工作量器 100L 刻線對(duì)應(yīng)的實(shí)際容積值計(jì)算處理:工作量器容積平均值 V-V-= (∑ni= 1Vi ) /n = 99. 495 L單次測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)差 S (Vi )S ( Vi ) = ∑ni= 1( Vi – V-)2/( n – 1) = 0. 013 L平均值實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)差 S (V-)S ( V-) =S ( Vi )n= 0. 0041 L平均值相對(duì)不確定度 u ( V )ru ( V )r = S ( V-) /V-= 0. 0041%相對(duì)合成不確定度 uc2r 為uc2r = u2c1r + u ( V )2r = 0. 02652+ 0. 00412= 0. 0265% ( 2)工作量器的總相對(duì)不確定度 Ur V 為Ur V = kuc2r = 2× 0. 0265= 0. 0530%也即 ,流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的工作量器 100L刻度的實(shí)際容積為 V = 99. 495L,不確定度為0. 0530% .

4、 結(jié)果：
  討論
  1、 式 ( 1) 中的 u0 = 0. 05% 已包含了計(jì)時(shí)器誤差 ,在標(biāo)準(zhǔn)量器將容積量值傳遞給傳遞用流量計(jì)時(shí) ,只需計(jì)算換向器的系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差以及標(biāo)準(zhǔn)量器的準(zhǔn)確度.所以式 ( 1) 的結(jié)果是保守的.
  2、 如果選用穩(wěn)定性更好的流量?jī)x表作傳遞用流量計(jì) ,如高性能電磁流量計(jì) ,其傳遞精度還將進(jìn)一步提高.
  3、 從容積量值傳遞的結(jié)果看 ,工作量器的刻度線所標(biāo)稱的容積值已偏大 , 100L 刻度處的實(shí)際容積只有 99. 5L,如不修正 ,系統(tǒng)誤差已達(dá) 0. 5% ,這對(duì)流量標(biāo)準(zhǔn)裝置來說是不能允許的. 這和以往的實(shí)驗(yàn)結(jié)果流量系數(shù)往往偏大也是一致的.
  4、 用高穩(wěn)定性的流量?jī)x表傳遞容積量值的方法適合于大型容器的量值傳遞 ,例如大型油罐、大型水池、不規(guī)則形狀的大型容器等 . 與現(xiàn)用的幾何尺寸法相比 ,勞動(dòng)強(qiáng)度低 ,人為影響因素少 ,而且所獲得的容積量值準(zhǔn)確度可望有較大的提高.
  5、 為了使量值傳遞更加有效 ,傳遞過程中的介質(zhì)溫度變化 ,安裝條件中直管段長(zhǎng)度、來流速度分布等因素都會(huì)影響傳遞用流量計(jì)的儀表系數(shù).所以 ,傳遞過程中一般應(yīng)該將傳遞用流量計(jì)及其前后直管段 (有整流器的帶上整流器 )安裝在一起進(jìn)行檢定. 計(jì)數(shù)器等配套儀表也應(yīng)一起檢定 . 由于條件的限制 ,本文中試驗(yàn)的步和第二步 ,傳遞用流量計(jì)沒帶前后直管段一起檢定 ,從中可能會(huì)引起一定誤差.

5、結(jié)論：
  用高精度、高穩(wěn)定度的流量?jī)x表作傳遞工具 ,將標(biāo)準(zhǔn)量器的容積量值傳遞給工作量器 ,可獲得良好的結(jié)果 . 而且該方法可以推廣到傳遞不規(guī)則形狀大型容器的容積量值 .