水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置若干問(wèn)題的解決對(duì)策

      我公司對(duì)該裝置進(jìn)行改造，不僅解決了相關(guān)技術(shù)性問(wèn)題及規(guī)程符合性問(wèn)題，而且提高了流量計(jì)檢定的自動(dòng)化程度。
  1、原裝置簡(jiǎn)介
  1.1技術(shù)參數(shù)
       裝置采用水作為標(biāo)定介質(zhì)，由地下水池、水泵系統(tǒng)、穩(wěn)壓消氣系統(tǒng)、6臺(tái)流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)裝置、6個(gè)校表臺(tái)位、4套稱重系統(tǒng)、變頻調(diào)速系統(tǒng)及自動(dòng)控制系統(tǒng)等組成。可以檢定的流量計(jì)口徑為DN15～DN200，流量范圍為0.5～500m3/h。裝置可采用靜態(tài)質(zhì)量法(原級(jí)標(biāo)準(zhǔn))、標(biāo)準(zhǔn)表法(傳遞標(biāo)準(zhǔn))和容積法檢定流量計(jì)。可檢流量計(jì)種類包括科里奧利質(zhì)量流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、電磁流量計(jì)、超聲流量計(jì)、液體容積式流量計(jì)、冷水水表等。
  1.2工作流程
        以靜態(tài)質(zhì)量法為例，裝置投電后，水泵將水從水池打入穩(wěn)壓罐，消氣過(guò)濾器后，經(jīng)閥門(mén)、標(biāo)準(zhǔn)表、被檢表進(jìn)入罐或旁通管道。流程打通后、開(kāi)始檢定前，關(guān)閉某選定的罐底閥開(kāi)始檢定，即聯(lián)動(dòng)換向器將水流向罐內(nèi)，同時(shí)開(kāi)始采集被檢表信號(hào)，罐內(nèi)水位至一定的高度后，將換向器切換至旁通閥的同時(shí)，停止采集被檢表信號(hào)及電子秤讀數(shù)，然后計(jì)算檢定誤差，形成數(shù)據(jù)表格。原裝置流程圖如圖1所示。
  1.3控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
       控制系統(tǒng)用來(lái)采集處理裝置上標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器、電子天平、被檢流量計(jì)等儀表和傳感器的輸出信號(hào)，完成裝置上流量開(kāi)關(guān)閥、流量調(diào)節(jié)閥、泵等的控制運(yùn)行，完成流量計(jì)檢定控制過(guò)程。原裝置控制系統(tǒng)如圖2所示。
  2、原裝置存在的問(wèn)題及對(duì)策
  2.1水質(zhì)影響檢定的穩(wěn)定性問(wèn)題
       自2005年建成以來(lái)，該裝置排污管道未打通，造成檢定用水一直未更換，經(jīng)歷年檢定后，水池中積有油泥，水中含油污，并且散發(fā)臭氣味，也影響到了檢定人員的身體健康。根據(jù)JJG164—2000液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程3.1條規(guī)定“液體應(yīng)是單相的清潔水或運(yùn)動(dòng)粘度不超過(guò)35×10－6m2/s的其他液體”。我站將裝置排污管線所缺的管線安裝好并將管道打通，順利將污水排至廠含油污水系統(tǒng)，然后進(jìn)行了清池，并為水池補(bǔ)充了150m3新鮮水，不僅消除了異味，而且解決了檢定穩(wěn)定性問(wèn)題。

2.2大罐放水速度影響檢定效率問(wèn)題
       6t大罐放水速度慢，有時(shí)長(zhǎng)達(dá)8min，在流量計(jì)密集檢定期，如檢修期間是個(gè)問(wèn)題。根據(jù)JJG1038—2008科里奧利質(zhì)量流量計(jì)檢定規(guī)程，如對(duì)1臺(tái)DN150質(zhì)量流量計(jì)走大罐進(jìn)行檢定，正常情況下，1臺(tái)表檢定5流量點(diǎn)，每個(gè)流量點(diǎn)檢定次數(shù)不少于3次，需放水15次，僅放水的時(shí)間就達(dá)100多min。若流量計(jì)檢定過(guò)程不順利，1臺(tái)流量計(jì)放水時(shí)間將過(guò)長(zhǎng)。可見(jiàn)放水速度已影響到工作效率。原6t秤的稱重容器(大罐)下排水管及防水氣動(dòng)閥通徑為DN150，本次改造拆除了原排水管，改為DN250管及氣動(dòng)閥，排水時(shí)間減至1min左右，對(duì)上述DN150流量計(jì)進(jìn)行檢定，較之以前可節(jié)約時(shí)間約1h，解決了放水速度影響效率的問(wèn)題。
2.3消氣過(guò)濾器銹蝕嚴(yán)重、壓損過(guò)大問(wèn)題
       原裝置使用過(guò)程中，消氣過(guò)濾器銹蝕嚴(yán)重、排氣管漏水，而且壓損過(guò)大，達(dá)到0.1MPa。如圖1中在穩(wěn)壓罐與消氣過(guò)濾器間裝有1臺(tái)壓變顯示的壓力，與被檢流量計(jì)處的指針式壓力表指示值相差0.1MPa，流量計(jì)所需0.2MPa的檢定壓力已受到影響。考慮到上游的穩(wěn)壓罐具備排氣功能，本次改造拆除了消氣過(guò)濾器，將穩(wěn)壓罐出口直接用管線接至校表臺(tái)管線。拆除后，壓變顯示的壓力與壓力表顯示的壓力相差0.005MPa，大大減少了壓損。
2.4部分儀表存在的問(wèn)題
      (1)原裝置6條管線上的6臺(tái)切斷閥門(mén)無(wú)返回信號(hào)，控制程序畫(huà)面上閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)不清，本次改造將閥門(mén)信號(hào)引入檢定程序，使閥門(mén)控制畫(huà)面更加直觀，解決了該問(wèn)題。
      (2)原裝置采用外置24、12、5VDC電源給流量計(jì)供電，沒(méi)有用控制柜的電源輸出，本次改造將控制柜中直流供電引至檢定臺(tái)，可直接給變送器供電，并在程序中選擇是否給變送器供電。
      (3)原裝置存在對(duì)部分廠家生產(chǎn)的質(zhì)量流量計(jì)輸出的脈沖信號(hào)接收不穩(wěn)定或無(wú)法接收的問(wèn)題，影響流量計(jì)正常檢定工作。本次改造安裝了F8601A型脈沖整形模塊，實(shí)現(xiàn)了武漢石化及武漢乙烯在用所有類型質(zhì)量流量計(jì)脈沖信號(hào)的正常接收。
2.5換向器換出、換入時(shí)間差測(cè)定方法有缺陷
       換向器作為裝置重要組成部分，根據(jù)液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程，換向器的不確定度(s2、u2)參與了裝置合成不確定度u的計(jì)算，其誤差直接影響到裝置的測(cè)量準(zhǔn)確度，因此換向器的檢定是裝置檢定中的一項(xiàng)重要工作。
       根據(jù)JJG164—2000液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程5.2條檢定項(xiàng)目和檢定方法下5.2.7條換向器的檢定有流量計(jì)檢定法和行程差法。由于裝置初建時(shí)未安裝行程式信號(hào)開(kāi)關(guān)，只能采用流量計(jì)檢定方法，該方法比較繁復(fù)。依照規(guī)程，每個(gè)換向器1次檢定中需至少換向10次，需進(jìn)行至少10次檢定，1個(gè)換向器需至少換向100次，四個(gè)換向器至少需換向400次。并且，除衡器稱重累計(jì)讀數(shù)可直接讀出外，由于程序編程的缺陷，流量計(jì)累計(jì)脈沖數(shù)及累計(jì)測(cè)定時(shí)間無(wú)法正確確定，這種測(cè)定方法實(shí)際上已無(wú)法執(zhí)行。
       本次改造為4臺(tái)增加了換向器同步裝置，在換向器上安裝了檢測(cè)換向時(shí)間的TGC－10型光電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換器及擋片，該轉(zhuǎn)換器為開(kāi)啟式光電轉(zhuǎn)換裝置，當(dāng)擋片到達(dá)轉(zhuǎn)換器開(kāi)啟槽內(nèi)紅外光孔處時(shí)，即發(fā)出信號(hào)。
       該裝置改造后，采用較簡(jiǎn)單的行程差法進(jìn)行換向器時(shí)差測(cè)定。依照規(guī)程，每個(gè)換向器只需在檢定流量下?lián)Q向10次，算出換入、換出的時(shí)間平均值后，再代入規(guī)程式(19)～式(21)中就可算出A類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度及B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度。同時(shí)，該光電發(fā)信器的安裝，兼顧了換向器檢定和質(zhì)量法同步功能，在檢定裝置時(shí)每個(gè)換向器安裝一個(gè)有兩個(gè)齒條的擋片，用以測(cè)定換入、換出時(shí)間，在檢定流量計(jì)時(shí)每個(gè)換向器只需安裝有一個(gè)齒條的擋片，同氣動(dòng)閥門(mén)配合控制進(jìn)罐水量。
改造后DN25換向器時(shí)差檢定的記錄表如表1所示。

表1中DN25換向器換入、換出A類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度S5為0.0010663、S6為0.0007621，B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度u4為－0.00322。
       由此可見(jiàn)，改造后換向器時(shí)差測(cè)定方法不僅更符合規(guī)程要求，而且換向器換出、換入時(shí)間差測(cè)定方法變得更簡(jiǎn)便、省時(shí)。
2.6無(wú)外部時(shí)間計(jì)量單元問(wèn)題
       原系統(tǒng)無(wú)外部時(shí)間計(jì)量單元，按照J(rèn)JG164—2000液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定規(guī)程，裝置晶振(時(shí)間計(jì)量)須納入檢定，需增加外部時(shí)間計(jì)量單元設(shè)備。
本次改造安裝了TH102型高精度計(jì)時(shí)器，為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)，將時(shí)間計(jì)量引入質(zhì)量法檢定、對(duì)比法檢定同步控制，使系統(tǒng)軟件具有時(shí)間計(jì)量、高速脈沖計(jì)量單元檢定功能。改造后使裝置更符合規(guī)程要求，晶振(2014－10－31)8h穩(wěn)定度檢定情況如表2所示。

       由上表知晶振8h穩(wěn)定度不低于裝置不確定度，達(dá)到規(guī)程3.3.3項(xiàng)要求。
2.7原程序手動(dòng)計(jì)算任務(wù)多的問(wèn)題
       本次改造采用了GEPLCPACSystemsＲx3i，PLC編程采用ProficyMachineEdition7.5，上位機(jī)編程軟件為組態(tài)王。在檢定軟件中增加了檢定時(shí)間自動(dòng)計(jì)算、儀表參數(shù)自動(dòng)傳至輸出表格等功能，
去掉了人工計(jì)算及重復(fù)輸入儀表參數(shù)的任務(wù)。
3、裝置改造前后對(duì)比
       經(jīng)過(guò)改造，與原裝置進(jìn)行對(duì)比如表3所示。

       該裝置改造后，山東省技術(shù)監(jiān)督局對(duì)裝置進(jìn)行了檢定，檢定結(jié)果如下:
裝置的擴(kuò)展不確定度:標(biāo)準(zhǔn)表(組)法優(yōu)于0.2%;靜態(tài)質(zhì)量法優(yōu)于0.05%;靜態(tài)容積法優(yōu)于0.05%。
流量穩(wěn)定性:優(yōu)于0.2%。