专利名称：一种车载式大口径流量计全自动在线检定装置及检定方法
技术领域：
本发明属于流量计检定技术领域，特别是涉及一种车载式大口径流量计全自动在线检定装置及检定方法。
背景技术：
油库发油流量计，根据国家有关法规，要定期进行检定。以前的做法是，根据待检流量计准确度等级的不同，或I年或半年一次，把被检流量计从发油系统中拆下来送到计量检定中心进行检定，前后周期需要数周时间。根据对油库发油流量计检定方式的调查，目前几乎全部发油流量计采用传统送检方式进行检定，个别流量计采用了车载标准罐方式进行检定，后者主要问题是检定时，流量计油品流量不可控不稳定，检定结果不能准确反映实际发油时的流量计仪表系数。目前国内石油储运库公路发油系统采用的主要计量仪表是容积式流量计，容积式流量计每半年须由当地的法定计量检定部门采用离线式检定方式进行检定，而容积式流量计离线式检定存在很多弊端，如拆装繁琐、工作量大、成本高、装回的流量计损失精度。根据对中国专利数据库的检索结果，有两项专利与本发明的开发背景较为类似，两项专利分别是①CN201514259U《一种液体流量计检定装置》;②CN201196585Y《车载式小型流量计检定装置》。CN201514259U :该专利装置，没有流量自动调节装置，无法对流量进行自动采集和控制调节，从本质上，不能自动完成JJG667-1997规程规定的检定过程。装置实现也更为复杂。本发明的特征为不采用专门的离心泵，而是直接借助发油系统的稳压泵，在线实时进行检定。同时，自动控制系统的应用，使检定过程人工干预少，效率高。装置独有的技术装置，使检定用油少，时间短。实现了一键通式的标准检定流程。CN201196585Y中，该装置虽然实现车载和现场检定，但是，仍需要将被检流量计从原系统拆卸并安装到检定管路。同时，该装置也没有自动流量调节系统，需要人工调节阀门，单纯采用脉冲技术的方法，不但检定时间长，而且检定用油多，增加了检定的复杂度。以上现有技术的主要缺点是一是流量计拆装繁琐，不易进行；二是周期过长，影响油库正常生产；三是由于拆装运输过程中的颠簸振动，以及检定单位检定时其工况条件不同于真实发油系统，造成检定结果不准确；四是拆装流量计造成油气泄漏，污染环境，形成火灾隐患。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术的缺陷，提出了一种被检流量计不需要从原有系统上拆除，使检定工作大为简化的一种车载式大口径流量计全自动在线检定装置和检定方法。因此，本装置的还能够实现宽流量范围调节、自动完成检定过程，并计算检定数据，直到打印证书。本发明之一的车载式大口径流量计全自动在线检定装置，是这样实现的所述的装置包括现场车载组件A和控制室组件B两部分；所述的现场车载组件A和在线被检流量计串联在油品输出通道中；所述的现场车载组件A包括依次由进油口快速接头1、手动阀2、消气过滤器3、标准流量计4、止回阀5、电动阀6、出油口快速接头7及连接软管13固定及可伸缩流体管路14串联在一起形成一条油品通道；所述的控制室组件B包括输入标准流量计和在线被检流量计管路发出的有关信号；运行安装有检定控制软件的检定控制计算机；输出检定控制计算机发出的控制指令。在具体实施中在所述的现场车载组件A的电动阀6、出油口快速接头7之间还可以有一条通过阀门连接标准容积罐8和溢油箱9的分支管路；在所述的现场车载组件A的消气过滤器3和标准流量计4之间设有绝压变送器10 ;在标准流量计4和止回阀5之间依次设有差压变送器11和温度变送器12 ；所述的标准流量计和被检流量计输入的有关信号包括在流体管路上的安装的温度传感器、差压变送器11和绝压变送器10的温度、压差和压力数据信号；所述的控制计算机通过电缆连接输出的控制指令用于控制电动阀6的开度，实现流量的自动调节。本发明之二的车载式大口径流量计全自动在线检定装置的检定方法，包括如下步骤1.连接管路将所述的在线检定装置停靠到被检流量计发油鹤管附近，将发油鹤管接头插入在线检定装置的进油口，使用软管连接在线检定装置出油口和油罐车进油口 ；2.连接电缆连接在线检定装置组件与主控室组件之间的电缆；3.检定设置通过计算机的检定软件进行检定过程的基本设置，包括流量点的设置；4.自动检定待发油系统启动发油后，按下主控计算机软件界面上的开始检定按钮，人工不再干预，由装置按照设定的流量点自动完成检定；5.生成证书检定完成后，计算机生成证书，操作人员答应证书并签发。在具体实施中，所述的“连接电缆”用于连接位于主控室内的检定计算机及被检流量计有关信号和位于油库发油厅被检流量计所在鹤位附近的的车载组件，该电缆可以为一根或数根；所述的“连接管路”将发油管路接头与装置的进油接头连接，装置的出油接头通过软管或其它方式接入油罐车或者回游管路；所述的“基本设置”是对检定过程事前进行的设置信息，能够保存到软件中，在下次对同一台流量计进行检定时，能够直接调出使用；所述的“自动检定”即操作员按下主控计算机检定软件上的有关按钮，则正式检定过程开始。中间过程不需要人工进行干预，需要检定暂停或者停止检定的情形除外。进一步说，本发明的车载式大口径流量计全自动在线检定装置，主要由标准流量计、电动阀、消气过滤器、止回阀、手动阀、固定及可伸缩流体管路、连接软管、专用鹤管快速接头、标准容积罐、溢油箱、现场处理器、差压变送器、绝压变送器、温度变送器、装有检定过程控制器及脉冲采集比对器的防爆箱及控制计算机构成。上述设备除控制计算机外安装到车辆撬装底盘上，整体固定到专用车辆上。操作者使用一台安装有检定控制软件的控制计算机进行检定过程控制。实施检定时，将装置停靠到被检流量计附近，使用软管连接装置出油口到油罐车进油口，将发油鹤管接头插入装置进油口。按说明连接电源电缆、通信电缆至控制室的检定计算机。打开计算机的检定软件进行基本设置，待发油系统启动发油后，按下“开始检定”按钮。装置将按照JJG667-1997《液体容积式流量计》规定的标准检定规程，逐一将流经被检流量计的流体流量调节到设置的数个流量点，每点检定规定的次数，直到完成检定，计算数据，生成证书并打印。各流量点的控制精度优于±1.5%，符合检定规程对检定流量点的稳定性要求。装置的整体不确定度达到万分之六点六，可满足大多数发油流量计的检定要求。本发明用于油库发油系统液体容积式流量计的在线实时检定，本装置的应用完全避免了油库发油流量计传统检定方式的种种弊端，节省了检定费用，提高了检定效率。本发明在油库发油系统流量计检定领域的推广应用将形成良好的社会经济效益。基于标准表法的车载式大口径流量计在线全自动检定装置方案理念来自于国家计量检定规程JJG667-1997《液体容积式流量计》和国家质量技术监督局JJG164-2000《液体流量标准装置检定规程》。适用于使用中的液体容积式流量计及流量传感器的在线检定。装置可用于标准表法(或称标准流量计法)和标准量器法(或称容积法)。JJG 667-1997[13. 2]规定“装置的误差一般应不超过流量计基本误差限的1/3，最低不超过流量计基本误差限的1/2。”标准流量计的精度是O. 1%，所以装置在保证O. 1%精度的前提下，检定O. 2级的流量计。 在车载式大口径流量计全自动在线检定装置发明过程中，采用了多项技术主要包括双路脉冲采集比对技术；基于PID的检定流量点自动调节技术，使流量点的控制精度优于1.5% ;自动化系统分层控制技术，实现了一键通式的操作。此外，对车载组件的油品管路，还采用了优化的流体力学专门设计，使管路对检定精度的影响最小。在温度、压力采集上，应用现场处理器，FPU现场处理器不但是多种传感器接口，也是一个数据处理单元。使装置的标准流量计流量采集与阀门流量控制不受温度和压力采集所带来的中断影响。本发明完全克服流量计传统检定方法的缺点，可以将检定装置停靠到任一被检流量计旁，通过一定连接方式和操作步骤，实现被检流量计的全自动化、在线的、高精度的检定。不但不需要拆除被检流量计，而且实现边实际发油边检定，完全不影响正常生产。应用自动化流量控制系统和高精度脉冲比对技术，使操作者只需按下“开始检定”按钮，就可自动完成按照JJG667-1997《液体容积式流量计》规定的全部检定工作，生成检定证书。整个过程时间短，仅需不到10分钟，耗油少，极大提高了发油流量计的检定效率，可为油库节省大量检定费用。本发明与前述述两项相近专利有明显不同。区别在于(I)上述两专利都具有离心泵，作为液体流动的动力源；本发明直接采用发油系统的发油泵作为油品动力源，实现更为简便。
(2)本发明具有电动阀，不需人工调阀，上述两专利只有手动阀。(3)本发明具有流量自动调节系统，能够实现各流量点自动依次调节，上述两专利不具备。(4)本发明操作者只需按下按钮即可实现标准规定的全部检定工作，上述两专利如果实现标准规定检定流程，在检定过程中需要人工干预。(5)上述专利②需要将流量计从原系统拆下，再装到检定装置上，本发明不需要。(6)本发明采用先进的基于FPGA脉冲比对板，不同于上述两专利的直接脉冲计数方法。(7)由于(6)的原因，本发明比上述两发明更为节省时间和检定用油。因此，本发明的实用性更强，实验结果表明，该装置检定结果精确、可靠，使用便捷、高效，能够节省大量检定费用，社会经济效益显著。本发明主要用于油库发油系统流量计的在线检定。一套装置可以满足3 5座油库的发油流量计的检定需要，每座中心城市可以配备柴油和汽油两套装置，分别用于柴油发油流量计和汽油发油流量计的检定。从中国目前的油库分布状况看，全国约有数百套装置的潜在用量，社会经济效益巨大。本发明所述的车载式大口径流量计在线检定装置，实现了油库发油流量计的实时在线式、自动化、高精度检定，极大提高了油库发油流量计的检定效率，降低了检定成本，避免了环境污染。具有良好的社会经济效益。
图1本发明的在线检定装置示意2本发明装置工艺流程示意3本发明装置控制系统示意图
具体实施例方式下面介绍本发明的一种具体实施方式
。一.检定准备工作1.人员准备检定方3人，一名主操作员在控制室负责电气接线、软件操作；两名检验员在发油现场观察流量计、压力表、管线状况。油库方3人，一名发油管理员负责起停发油；一名油库工程师负责核对控制室PLC控制柜接线；一名油库消防员负责监测火情等突发事故。2.设备物品准备车载式流量计在线检定系统全部配件；工程车阻火器；18T下装式单腔油罐车；油库发油台被检流量计鹤位；移动式静电接地箱；防爆式对讲机2部；油库消防车(备用)；可发油量不少于8吨的发油卡。二.具体检定步骤1:把流量检定车停靠在被检流量计发油鹤管的适当位置处。该位置要求发油鹤管能方便地连接到流量检定车的进油口，便于连接软管连接出油口并跨过发油亭管线架连接到油罐车的下装进油口。同时，把油罐车停靠到发油台另一侧的适当位置处，要求同上。2 :油库发油员为流量检定车与油罐车连接静电接地夹。3 :将被检流量计的发油鹤管快速接头连接到流量检定车进油口。4 :将连接软管一端连接到流量检定车出油口，另一端跨过发油亭管线架连接到油罐车下装发油口。注意软管跨接应比出油口高出一定高度，以提供管线背压。5 :将油罐车排气口连接到油气回收鹤管快速接头。6 :将电源电缆盘和RS485通信及被检表信号电缆盘的销子打开，将两条电缆牵引到发油PLC控制室，如果控制室可以提供被检流量计的温度和压力信号，则把备用电缆盘上的电缆也牵引到控制室。7 :将电缆盘的销子销住，以防在检定过程中电缆盘转动。然后，将防爆接线箱引出的电源线防爆航空插头(箱体底部左一线缆)、通信及被检表信号线防爆航空插头(箱体底部左二线缆)分别插入对应电缆盘侧面上的航空插座，注意插座和插头上的颜色要一致，以免接错。如果需要接入被检流量计温度和压力信号，则把被检流量计温度和压力信号线防爆航空插头(箱体底部左三)插入相应电缆盘的航空插座。至此发油区的管线和电缆连接完成。8 :回到PLC发油控制室，将RS485通信插头插入检定计算机的RS232串行接口。9 :通过查阅PLC发油控制柜附带图纸或询问油库工程师，找到被检流量计的脉冲信号在控制柜中的接线端子，该信号负端接入PLC控制柜的24V电源负端，正端接入信号输入端，线号标注一般形式如“FT-XXX-S± ”，如FT-302-S+表示发油亭3_2号流量计的信号正端。找到接线端子后，将RS485通信及被检表信号电缆的被检表信号的正输入端(红色)并接在PLC控制柜的被检流量计正接线端子，把电缆的被检表信号的负输入端(白色)并接在PLC控制柜内被检流量计信号负接线端，或者接入PLC控制柜内任意一个24V电源负端。注意在连接被检表脉冲信号时，必须仔细核实控制柜附带图纸，必须得到相关油库工程师确认后方可进行接线。如果控制室提供被检表的压力和温度信号，则参照上述过程连接被检表的压力和温度信号电缆。10:使用对讲机与发油区人员联络，确认现场无异常情况后，将电源电缆的插头插入220V交流插座，为流量检定车供电。使用对讲机与发油区人员保持联络，如有异常情况，迅速断开供电电源。11 :打开检定计算机。12 :在计算机桌面上找到名为“流量计在线检定”的快捷方式并双击，打开流量计在线检定系统软件。13 :弹出的登录界面中，输入用户名和密码，并点击确定。14:若还没有对检定基本信息进行设置，请参考软件使用说明书预先进行检定基本信息的设置。正常检定时，这些信息应当已经进行过设置。点击该界面的“进入检定流程”按钮，弹出“检定条件设置”对话框。15:在“检定条件设置”界面中，按照提示选择油库、检定地点、被检流量计编号，按照实际情况输入罐车容量、检定介质、介质温度、工作压力、环境温度、相对湿度和大气压力等参数，其中罐车容量、介质温度、工作压力尽量要求精确，其它参数不严格要求。完成后，点击“保存设置”按钮，点击“下一步”。弹出检定过程设置界面。
16 :在“检定过程设置”界面中，选择检定模式(标准检定模式、简化检定模式)、阀控方式、PID调节模式(如果选择了 PID阀控方式)，PID调节的参数是在实验中确定的，一般不作改动。按照所需的检定流量点，从大到小逐一设置。在标准检定模式下，逐一检定5个流量点；在简化模式下，只检定I个流量点。应特别注意，输入的检定点最大值应该小于阀门全开时的最大瞬时流量，且大于标准流量计最小可测流量即20m3/h。输入结束，点击“存盘”，并点击“下一步”。此时弹出检定条件人工和自动确认对话框。17 :逐一仔细核实人工确认的检定条件，条件满足则点击该条件前的选择框。此时应使用对讲机保持与发油区人员的联系。通知对方打开手动阀门、检查自动赋油系统(发油卡)是否就绪、有关人员就位，选中各确认条件。全部条件满足后，系统进入检定主控界面。18 :进行设置参数的下装。点击“参数下装”按钮，即把刚才设置的有关检定参数下装到流量检定车的RTU控制器中，RTU将使用这些参数进行整个检定过程的控制操作。操作员须等待“参数下装完成”操作提示出现，此时不可进行后续操作。19 :开始发油。呼叫现场操作员，开启发油过程，同时现场人员密切监视管线情况，如有无泄漏等异常情况。现场操作员对检定车上的标准流量计、压力变送器进行排气操作，消气过滤器也应做到定期排气。此时，车载控制系统进行初始化操作，系统监测到流量出现，开始将电动阀从初始状态的43%缓开到100%，然后回调到97%，完成初始化。在初始化过程中，电动阀不响应检定主机的开关操作。20:检定主机侧的主操作员监视检定软件界面，观察各项数据是否正常，如瞬时流量的大小，累计流量的变化情况，阀门开度，压力和温度数据等。须格外注意，在阀门全开情况下的瞬时流量为该被检流量计管线所能提供的最大流量，检查刚才设置的流量检定点是否在该流量范围之内，如果有检定点不在实际流量范围之内，则点击界面上方的“进入检定流程”按钮，进入检定点设置界面重新设置检定点数值，然后回到主监控界面重新进行参数下装。21 :启动检定。待管内油品稳定过流5分钟后，如无异常现象，则点击“启动检定”按钮,开始本次检定。22:检定进程。启动检定后，车载RTU控制器将根据设置的检定流量点，从高到低自动调节电动阀，调节到该流量点的一定范围内后，开始对该点进行3次检定,一个点结束，开始调节到下一个点。流量调节的速度取决于设置的PID参数，可以在长期的检定中对该参数进行优化。主界面上以闪烁的点表示检定进程，粉红色点表示尚未检定，红色点表示正在调节，白色点表示正在检定，绿色点表示已经检定，以便随时掌握此时的检定进程。在检定过程中，操作员可以点击界面上方的“检定记录”按钮，随时观察检定原始数据，可通过点击“检定流程”按钮，回到监控主界面。23:暂停检定。如果检定过程中发生必须中断暂停的事件，如油罐车满，可以点击“暂停检定”按钮，使检定过程暂停，待条件重新就绪后，点击“继续检定”按钮，则重新开启检定过程。24 :检定完成。当设置的流量点全部检定结束后，主界面的“停止检定”红色按钮自动复位并变为绿色，显示“启动检定”，表示检定过程已经正常完成，此时检定数据都已读入检定计算机的数据库。
25 :生成证书并打印。点击主界面上的“生成证书”，出现证书界面，并要求以“检定核验员”身份登录。点击“确定”，进入登录界面。输入用户名、密码后确定，则可以看到生成的检定证书。用户名和密码在基本信息中设置，可参见软件使用文档中的具体说明。点击证书上部的“打印”按钮，可将检定证书打印出来，证书上有被检流量计的仪表系数、重复性、基本误差限等关键数据。然后操作员按有关石油公司计量检定站相关的规定进行后续核验、签字，完成检定。26 :结束检定任务。逐项拆除接线，收回电缆，把计量检定车恢复原装，驶离发油区,结束本次检定任务。
权利要求
1.一种车载式大口径流量计全自动在线检定装置，其特征在于: 所述的装置包括现场车载组件A和控制室组件B两部分； 所述的现场车载组件A和在线被检流量计串联在油品输出通道中； 所述的现场车载组件A包括:依次由进油口快速接头(I)、手动阀(2)、消气过滤器(3)、标准流量计(4)、止回阀(5)、电动阀(6)、出油口快速接头(7)及连接软管(13)固定及可伸缩流体管路(14)串联在一起形成一条油品通道； 所述的控制室组件B包括:输入标准流量计和在线被检流量计管路发出的有关信号；运行安装有检定控制软件的检定控制计算机；输出检定控制计算机发出的控制指令。
2.如权利要求1的车载式大口径流量计全自动在线检定装置，其特征在于: 在所述的现场车载组件A的电动阀￠)、出油口快速接头(7)之间还有一条通过阀门连接标准容积罐(8)和溢油箱(9)的分支管路。
3.如权利要求1的车载式大口径流量计全自动在线检定装置，其特征在于: 在所述的现场车载组件A的消气过滤器(3)和标准流量计(4)之间设有绝压变送器(10);在标准流量计(4)和止·回阀之间(5)依次设有差压变送器(11)和温度变送器(12)。
4.如权利要求1的车载式大口径流量计全自动在线检定装置，其特征在于: 所述的标准流量计和在线被检流量计管路发出的有关信号包括:在其管路上安装的温度传感器、差压变送器(11)和绝压变送器(10)发出的温度、压差和压力数据信号。
5.如权利要求4的车载式大口径流量计全自动在线检定装置，其特征在于: 在所述的现场车载组件A的电动阀￠)、出油口快速接头(7)之间还有一条通过阀门连接标准容积罐(8)和溢油箱(9)的分支管路； 在所述的现场车载组件A的消气过滤器(3)和标准流量计(4)之间设有绝压变送器(10);在标准流量计(4)和止回阀之间(5)依次设有差压变送器(11)和温度变送器(12)。
6.如权利要求1 5之一的车载式大口径流量计全自动在线检定装置的检定方法，其特征在于所述的方法包括如下步骤: (1)连接管路:将所述的在线检定装置停靠到被检流量计发油鹤管附近，将发油鹤管接头插入在线检定装置的进油口，使用软管连接在线检定装置出油口和油罐车进油口 ； (2)连接电缆:连接在线检定装置组件与主控室组件之间的电缆； (3)检定设置:通过计算机的检定软件进行检定过程的基本设置，包括流量点的设置； (4)自动检定:待发油系统启动发油后，按下主控计算机软件界面上的开始检定按钮，人工不再干预，由装置按照设定的流量点自动完成检定； (5)生成证书:检定完成后，计算机生成证书，操作人员答应证书并签发。
7.如权利要求6的车载式大口径流量计全自动在线检定装置的检定方法，其特征在于: 所述的“连接管路”将发油管路接头与装置的进油接头连接，装置的出油接头通过软管或其它方式接入油罐车或者回游管路。
8.如权利要求6的车载式大口径流量计全自动在线检定装置的检定方法，其特征在于: 所述的“连接电缆”用于连接位于主控室内的检定计算机及被检流量计有关信号和位于油库发油厅被检流量计所在鹤位附近的的车载组件，该电缆可以为一根或数根。
9.如权利要求6的车载式大口径流量计全自动在线检定装置的检定方法，其特征在于: 所述的“基本设置”是对检定过程事前进行的设置信息，能够保存到软件中，在下次对同一台流量计进行检定时，能够直接调出使用。
10.如权利要求9的车载式大口径流量计全自动在线检定装置的检定方法，其特征在于: 所述的“连接管路”将发油管路接头与装置的进油接头连接，装置的出油接头通过软管或其它方式接入油罐车或者回游管路； 所述的“连接电缆”用于连接位于主控室内的检定计算机及被检流量计有关信号和位于油库发油厅被检流量计所在鹤位·附近的的车载组件，该电缆可以为一根或数根。
全文摘要
一种车载式大口径流量计全自动在线检定装置及检定方法。包括现场车载组件A和控制室组件B两部分；被检流量计与所述的现场车载组件A前后串联在所述的油品通道中；现场车载组件A包括由进油口快速接头、手动阀、消气过滤器、标准流量计、止回阀、电动阀、出油口快速接头及连接软管固定及可伸缩流体管路串联在一起形成一条油品通道；控制室组件B包括输入通过电缆接头连接的标准流量计和被检流量计的有关信号；运行检定控制软件的检定控制计算机；控制计算机通过电缆连接输出的控制指令。本发明实现了真正的在线检定，流量计不需要拆下，油品无泄漏，检定时间短，检定用油少，极大提高了油库发油流量计的检定效率，降低了检定费用。
文档编号G01F25/00GK103076067SQ201110328378
公开日2013年5月1日 申请日期2011年10月25日 优先权日2011年10月25日
发明者郭飞鸿, 杨晓东, 张劲广, 董海风, 见少飞, 霍宝堂, 王彪, 李秀学, 林蔚, 崔凌, 王守城, 王庆峰, 许斌, 徐敏, 贾文姣 申请人:中国石油化工股份有限公司, 北京石油产品质量监督检验站, 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司