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標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的組成

標(biāo)準(zhǔn)表法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置主要由液體源、試驗管路、標(biāo)準(zhǔn)液體流量計、計時器和控制設(shè)備組成。標(biāo)準(zhǔn)表法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對管路設(shè)計、控制系統(tǒng)和穩(wěn)壓措施的要求與靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的相同。

　　隨著人們對產(chǎn)品質(zhì)量、工藝控制、生產(chǎn)流程和成本控制的要求越來越高，越來越多高精度、高性能的流量計產(chǎn)品進(jìn)入到各個領(lǐng)域。如何保證這些高精度流量計產(chǎn)品的準(zhǔn)確性，對生產(chǎn)企業(yè)的計量工作提出了更高的要求。如何建立高精度、高可靠性、高效率的流量校準(zhǔn)裝置，已經(jīng)成為計量工作中的重要一環(huán)。

　　容積法和稱重法流量校準(zhǔn)裝置由于其便于溯源，基準(zhǔn)較易獲得，故在國內(nèi)的應(yīng)用時間較長，并廣泛用于企業(yè)和實驗室。但該型系統(tǒng)存在效率低，測量時間長，維修維護(hù)困難，易受干擾，適用范圍窄，成本高，隨著管線尺寸的增加，投資和系統(tǒng)尺寸成倍增加，對于流量計生產(chǎn)企業(yè)或測試任務(wù)繁重的實驗室，已越來越難以滿足他們的需求。

　　標(biāo)準(zhǔn)液體流量計可以按檢定流量點給出標(biāo)準(zhǔn)流量，也可以按檢定流量范圍給出標(biāo)準(zhǔn)流量。標(biāo)準(zhǔn)液體流量計可以單臺與試驗管路串連，也可以多臺并聯(lián)后再與試驗管路串連。標(biāo)準(zhǔn)液體流量計可以是各種液體流量計，本章主要介紹液體流量計是電磁流量計的標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（本章簡稱標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置）。標(biāo)準(zhǔn)表法適應(yīng)范圍寬，抗干擾能力強，效率高，可靠性高，已得到越來越多企業(yè)和實驗室的認(rèn)可。

　　1、標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的組成

　　標(biāo)準(zhǔn)表法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，即是指一種采用流量計作為計量基準(zhǔn)，使流體在相同時間間隔內(nèi)連續(xù)通過標(biāo)準(zhǔn)流量計和被檢流量計，通過比較兩者的輸出流量值，從而確定被檢流量計的計量性能。由于標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)法流量裝置可以實現(xiàn)連續(xù)流，不需要使用換向器和啟停閥門，從而大大減少了系統(tǒng)的設(shè)計難度，尤其是換向器，消除了換向器設(shè)計制造誤差而引入的流量測量誤差。另一方面，由于實現(xiàn)了連續(xù)流，故而該裝置在保證直管段的條件下也可直接用于測量電磁、渦街、超聲等其他多種流量計，拓寬了使用范圍，提高了使用效率，簡化了現(xiàn)場操作。

　　圖1是一種采用科里奧利質(zhì)量流量計做為標(biāo)準(zhǔn)表的水流量校準(zhǔn)裝置。主要由流源系統(tǒng)（水箱和變頻調(diào)速水泵）、標(biāo)準(zhǔn)表組（多臺并聯(lián)安裝的質(zhì)量流量計）、被測表工位、閥門組（開關(guān)閥、節(jié)流閥）和信號采集與控制系統(tǒng)（頻率計數(shù)、毫安測量、數(shù)據(jù)采集、誤差計算、報告）組成。

　　圖1 系統(tǒng)工作原理簡圖

　　標(biāo)準(zhǔn)表部分由五臺高精度科里奧利質(zhì)量流量計組成，分別為CMF025，CMF050，CMF100，CMF200和CMF300；五臺流量計采用并聯(lián)的方法，最小流量可達(dá)到1.8kg/min，最大流量可達(dá)到3000kg/min，故而其量程比達(dá)到了1500。對于該流量范圍的任一流量，系統(tǒng)會選擇相應(yīng)流量范圍對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)表路徑作為其測試表，故對任一流量，只會有一臺標(biāo)準(zhǔn)表作為實際使用的標(biāo)準(zhǔn)表，從而保證了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。安裝方案如圖2所示。

　　圖2 質(zhì)量流量計并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)表組

　　2、標(biāo)準(zhǔn)流量計的檢定和校準(zhǔn)

　　標(biāo)準(zhǔn)表法裝置在使用過程中的一大問題就是如何進(jìn)行周期檢定和校準(zhǔn)，從而保證標(biāo)準(zhǔn)表的穩(wěn)定可靠和溯源。有以下幾種方法：

　　使用標(biāo)準(zhǔn)表和稱重法混合集成的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，通過使用串聯(lián)集成的稱重裝置對標(biāo)準(zhǔn)流量計實現(xiàn)在線式檢定。這種方法的優(yōu)點是不需要拆除標(biāo)準(zhǔn)流量計，節(jié)省安裝調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)表的時間和由于拆卸標(biāo)準(zhǔn)表而可能造成的問題；缺點是投資大，設(shè)備復(fù)雜，由于集成有稱重法設(shè)備，操作維護(hù)復(fù)雜。

　　標(biāo)準(zhǔn)流量計離線式檢定，即將標(biāo)準(zhǔn)表流量計從裝置中拆除下來，在其它可以溯源的稱重法或體積法的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置中進(jìn)行檢定，然后再將其裝回原標(biāo)準(zhǔn)表法流量裝置中。這一方法的問題是需要對標(biāo)準(zhǔn)流量計進(jìn)行拆裝，大大增加了現(xiàn)場檢定的難度，并且不能排除人為安裝等因素所產(chǎn)生的問題，尤其在高精度的場合，該方法帶來了較大的不確定性。

　　綜合以上兩種方法的優(yōu)缺點，本文介紹了一種新的方法，即傳遞標(biāo)準(zhǔn)表法。即使用一套傳遞標(biāo)準(zhǔn)表，將傳遞標(biāo)準(zhǔn)表在可以溯源的稱重法或體積法流量裝置上進(jìn)行檢定，評估其不確定度，然后將其作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)，放入待檢定的標(biāo)準(zhǔn)表法流量裝置上，對標(biāo)準(zhǔn)流量計進(jìn)行檢定，這樣可以做到在不拆除裝置上標(biāo)準(zhǔn)流量計的情況下直接對其進(jìn)行檢定。這種測試方法簡便易行，測試數(shù)據(jù)詳細(xì)可靠，故而通過較為詳實的數(shù)據(jù)，可以給出科學(xué)的不確定度評估方法。稱重法及傳遞標(biāo)準(zhǔn)表法溯源見圖3、圖4。

　　圖3 標(biāo)準(zhǔn)表法裝置的溯源鏈（稱重法）