带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置与方法
【专利摘要】本发明涉及一种带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置及检定方法。本发明包括水泵、稳压罐、调节阀、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第一标准表、第二标准表、第三标准表、活塞式标准体积管、第四开关阀、第五开关阀、第六开关阀和循环水池，以及包括汽车油罐车在内的液位变送器和温度变送器。本发明实现了流量、液位、温度等信号的自动读取和数据的自动处理，容量检定结果的存储和报表的打印。本发明能对标准流量计进行自校准，确保了量值传递的准确可靠。检定过程实现自动化，降低了人为误差，提高了检定效率和装置的准确性。
【专利说明】带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置与方法
【技术领域】
[0001]本发明属于自动化检测【技术领域】，涉及一种带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置及检定方法。
【背景技术】
[0002]汽车油罐车是运输液体石油和化工产品等的专用车，是装运轻质油的重要工具。经检定后的油罐可作为计量器具用于油品交易、贸易结算，属于国家强制检定的记录器具项目。近年来，随着能源危机的爆发，原油价格的不断上涨，汽车油罐车容量的精确计量也引起了人们普遍的关注和重视。根据JJG133-2005《汽车油罐车容量检定规程》，对汽车油罐车容量检定的方法有容量比较法和流量计法。其中容量比较法采用标准金属量器来对汽车油罐车的容积进行比对测量，从而得出油罐车的容积。而流量计法采用定点使用是重复率不低于0.05%的流量计作为标准表，通过计算通过标准表的累积流量，从而确定油罐车的容积。
[0003]从已有的汽车油罐车容量检定装置来看，容量比较法和流量计法都有使用。但是容量比较法多采用人工操作，工作量大、效率低下，人为因素的存在也使检定结果的可靠性难以保证。流量计法作为一种高效率的检定方法，用于实际的油罐车检定中，提高了工作效率、降低了劳动强度。
[0004]现有的流量计法汽车油罐车容量检定装置主要存在以下几个问题:
1.检定效率不高:由于采用一个流量计作为标准表，当标准表定点使用时，水流量往往不是很大，注水的时间较长，使得检定的效率不是很高。
[0005]2.标准表的正确与否不易发现:标准表在使用过程中，当其出现问题时，由于不存在检查机制，无法及时的发现标准表存在的问题，导致检定结果存在错误的风险。
[0006]3.标准表的维护繁琐:按照检定规程，需要对标准表进行定期的检定，标准表的拆卸与送检比较麻烦，影响实际的生产检定的进度和效益。
[0007]4.劳动强度大:人工的放水、读数，劳动强度比较大，而且易引入人为误差。
【发明内容】
[0008]本发明针对现有装置技术上的不足，提供了一种带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置及检定方法。
[0009]带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置，包括水泵、稳压罐、调节阀、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第一标准表、第二标准表、第三标准表、活塞式标准体积管、第四开关阀、第五开关阀、第六开关阀和循环水池，以及汽车油罐车内的液位变送器和温度变送器。
[0010]水泵通过管路与循环水池连通，水泵的出口与稳压罐的入口连接，稳压罐的出口与调节阀的入口连接，调节阀的出口与检定测量管路的入口连接，检定测量管路的出口有两个支路，一路为标准表校准支路，另一支路依次通过第六开关阀与油罐车相连，所述的油罐车中还安装有液位变送器和温度变送器。
[0011]所述的检定测量管路由第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第一标准表、第二标准表和第三标准表组成，第一开关阀和第二开关阀的入口相互连接，构成检定测量管路的入口。第一开关阀的出口与第一标准表的入口连接，第二开关阀的出口与第二标准表和第三标准表的入口连接，第一标准表和第二标准表的出口与第三开关阀的入口连接。第三开关阀的出口和第三标准表的出口连接，构成检定测量管路的出口。
[0012]所述的标准表校准支路上依次设置有第四开关阀、活塞式标准体积管、第五开关阀。第四开关阀的入口与检定测量管路的出口连接，第四开关阀的出口与活塞式标准体积管的入口连接，活塞式标准体积管的出口与第五开关阀的入口连接，第五开关阀的出口与循环水池相连通。
[0013]利用上述带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置进行检定的方法:
启动水泵后，循环水池中的液体经过稳压罐后获得稳定压力的流体；通过PLC控制调节阀开度以获得合适的流量；通过PLC控制第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀的开启和关闭，可以使第一标准表、第二标准表和第二标准表以单只、两只并联、二只并联或二只串联的方式接入检定测量管路中使用，其中第二标准表采用可正反向测量的流量计；温度变送器、液位变送器采集汽车油罐中检定所需的数据。具体选用的标准表情况为，当第一开关阀开启，第二开关阀和第三开关阀关闭，第一标准表、第二标准表和第三标准表串联使用；当第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀都开启，第一标准表、第二标准表和第三标准表并联使用；当第一开关阀和第三开关阀开启，第二开关阀关闭，只使用第一标准表；当第一开关阀关闭、第二开关阀和第三开关阀开启，第二标准表和第三标准表并联使用。
[0014]利用上述带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置进行标准表校准的方法:
通过PLC控制第一开关阀开启，第二开关阀和第三开关阀关闭，使第一标准表、第二标
准表和第三标准表处于串联状态，通过PLC控制使第六开关阀关闭，液体通过第四开关阀流入活塞式标准体积管，从而对标准表进行校准。检定完成后，活塞式标准体积管中的液体通过第五开关阀流入循环水池。
[0015]本发明能对标准流量计进行自校准，确保了量值传递的准确可靠。检定过程实现自动化，降低了人为误差，提高了检定效率和装置的准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明中装置结构示意图。
[0017]图2为本发明中各用电单元连接示意图。
[0018]图3为本发明的校准功能流程图。
[0019]图1中:1、水泵，2、稳压罐，3、调节阀，4-1、第一开关阀，4-2、第二开关阀，4-3、第三开关阀，5-1、第一标准表,5-2、第二标准表,5-3、第三标准表,6、活塞式标准体积管,7-1、第四开关阀，7-2、第五开关阀，8、第六开关阀，9、被检汽车油罐，10、液位变送器，11、温度变送器，12、循环水池。
【具体实施方式】
[0020]如图1所示，水泵I通过管路从循环水池12中抽水，液体进过稳压罐2后获得压力稳定的液体。根据测量的需要，通过PLC控制调节阀3的开度，获得合适的流量大小。当该系统处于读汽车油罐的检定阶段时，PLC控制第四开关阀7-1关闭、第六开关阀8打开。检定过程中，所需流量较小时，通过PLC控制第一开关阀4-1和第三开关阀4-3开启，第二开关阀4-2关闭，这时只使用第一标准表5-1，也可以控制第一开关阀4-1开启，第二开关阀4-2和第三开关阀4-3关闭，使第一标准表5-1、第二标准表5-2和第三标准表5_3串联使用，这时三只标准表之间还具有比对的作用，提高了测量数据的置信水平；当所需流量适中时，通过PLC控制第一开关阀4-1关闭、第二开关阀4-2和第三开关阀4-3开启，此时第二标准表5-2和第三标准表5-3并联使用；当所需的液体流量更大时，控制第一开关阀4-1、第二开关阀4-2和第三开关阀4-3都开启，使第一标准表5-1、第二标准表5-2和第三标准表5-3并联使用。检定过程中，通过液位变送器10采集油罐中的液位值，通过温度变送器11测量温度值，获取检定所需的实验数据，完成对油罐车容积的检定。
[0021]该系统需要对标准表进行自校准时，通过PLC控制开关阀，使第四开关阀7-1开启、第六开关阀8关闭，同时控制第一开关阀4-1开启，第二开关阀4-2和第三开关阀4-3关闭，使第一标准表5-1、第二标准表5-2和第三标准表5-3处于串联状态。液体通过三只标准表后进入活塞式标准体积管6，从而完成对标准表的校准。校准结束后，打开第五开关阀7-5，将活塞式标准体积管6中的液体排入循环水池12。
[0022]在本实施例中，三只标准表的规格型号相同，均为可进行正反测量的流量计。
[0023]如图2所示，带自校准的汽车油罐车容量自动检定系统采用PC作为上位机、PLC作为下位机的形式，这样保证了数据采集和控制的实时性和可靠性。PLC采用西门子S7系列的S7-200可编程控制器，通过RS-485通信口与计算机相连，采用支持PPI或MPI通信协议进行通信。CPU选用的型号为CPU 224XP CN，该CPU具有14个数字量输入点和10个数字量输出点，提供2路模拟输入和I路模拟输出，6路高速计数器(4路30kHz单相高速计数器和2路200kHz双向高速计数器)，用户数据(如标志位状态、数据块、定时器、计数器)可通过内部的超级电容存储大约5天。S7-200 PLC的操作数据类型可以是位、字节、字或双字，主机中有IEC 1131-3指令集，提供多种不同的应用协议。另外该控制器可以扩展最多7个模块，包括168个数字量点数和38个模拟量点数。2路RS-485通信接口可以与其他设备进行通信，包括上位机和其他控制器。
[0024]在该系统中，主要采集的数据有温度信号、液位信号和流量信号，这些信号均为标准的4-20mA信号，这些输入信号通过S7-200 PLC的扩展模拟量输入模块EM231进行采集。该模块具有12位分辨率，即分辨率为5 u A，最大转化时间为250 y S。该模块以现场设备提供的直流24V电源进行供电，共有4组模拟量输入通道。模拟输入模块通过组态开关DIP对其测量量程进行设置。这些参数可以满足系统实际采集实验数据的需要。
[0025]在该系统中，需要控制的是，调节阀和开关阀。对开关阀的控制主要通过开关量控制，通过S7-200的I/O 口继电器输出进行控制，220V AC隔离输出，达到控制开关阀开启和关闭的目的。对于调节阀，则是通过4-20mA电流进行，设备运行中4-20mA输出信号通过S7-200 PLC的扩展模拟量输出模块EM232进行输出，模块中的光电耦合器将内外电路隔开，防止外部电磁干扰信号对PLC内部电路造成干扰。该模块为直流24V电源供电，共有2组模拟量输出通道，电流输出的时间为2ms。
[0026]如图3所示，为汽车油罐车容量检定功能和自校正功能实现流程图。通过本地PC打开登录系统，经用户名和密码验证成功后可进入检定校准功能页面，否则将无法正常进入检定校准界面。
[0027]登陆成功后，首先选择对标准表的校准还是对油罐车的检定。其中对标准表的校准全部自动实现，最后给出标准表的校准结果。当标准表存在问题时，程序会自动结束，不能继续进行检定，需要结束程序对标准表进行检查。
[0028]选择油罐车容积检定后，需要对汽车油罐的标定容量进行选择，然后对标准表的使用进行选择，可以是单只、双只并联、三只并联或者三只串联的任意一种形式。同时还要对数据采集通道设置、量程选择以及传感器参数等进行设置，并且可导入导出配置文件。
[0029]完成相关的参数设置后，可以选择检定功能的手动或自动实现。
[0030]手动检定过程为，手动输入容量检定点，启动后PLC控制调节阀开度，达到流量设定值，稳定后开始对被检油罐进行检定，采集相关仪表数据，并实时显示液位、温度、流量等数据及曲线，该点校准完成后，则开始下一检定点的检定。重复以上过程至所有检定点完成检定。
[0031]自动检定过程为，根据选择的被检油罐容积和检定规程，系统将自动设置容量检定点，启动后程序将按照检定规程的步骤完成整个检定过程。
[0032]检定完成后可选择生成、存储、打印报表和容量表，并选择再次检定或退出程序。在退出程序之前，系统将将关闭水泵和相应阀门。
【权利要求】
1.带自校准的汽车油罐车容量自动检定装置，包括水泵、稳压罐、调节阀、第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第一标准表、第二标准表、第三标准表、活塞式标准体积管、第四开关阀、第五开关阀、第六开关阀和循环水池，以及汽车油罐车内的液位变送器和温度变送器，其特征在于: 水泵通过管路与循环水池连通，水泵的出口与稳压罐的入口连接，稳压罐的出口与调节阀的入口连接，调节阀的出口与检定测量管路的入口连接，检定测量管路的出口有两个支路，一路为标准表校准支路，另一支路依次通过第六开关阀与油罐车相连，所述的油罐车中还安装有液位变送器和温度变送器； 所述的检定测量管路由第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第一标准表、第二标准表和第三标准表组成，第一开关阀和第二开关阀的入口相互连接，构成检定测量管路的入口 ；第一开关阀的出口与第一标准表的入口连接，第二开关阀的出口与第二标准表和第三标准表的入口连接，第一标准表和第二标准表的出口与第三开关阀的入口连接；第三开关阀的出口和第三标准表的出口连接，构成检定测量管路的出口 ； 所述的标准表校准支路上依次设置有第四开关阀、活塞式标准体积管、第五开关阀；第四开关阀的入口与检定测量管路的出口连接，第四开关阀的出口与活塞式标准体积管的入口连接，活塞式标准体积管的出口与第五开关阀的入口连接，第五开关阀的出口与循环水池相连通。
2.利用权利要求1所述的装置进行检定的方法，其具体特征在于: 启动水泵后，循环水池中的液体经过稳压罐后获得稳定压力的流体；通过PLC控制调节阀开度以获得合适的流量；通过PLC控制第一开关阀、第二开关阀和第三开关阀的开启和关闭，可以使第一标准表、第二标准表和第二标准表以单只、两只并联、二只并联或二只串联的方式接入检定测量管路中使用，其中第二标准表采用可正反向测量的流量计；温度变送器、液位变送器采集汽车油罐中检定所需的数据。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于: 通过PLC控制第一开关阀开启，第二开关阀和第三开关阀关闭，使第一标准表、第二标准表和第三标准表处于串联状态，通过PLC控制使第六开关阀关闭，液体通过第四开关阀流入活塞式标准体积管，从而对标准表进行校准，活塞式标准体积管中的液体通过第五开关阀流入循环水池。
【文档编号】G01F25/00GK103499373SQ201310463960
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】孙斌, 赵江萍, 赵玉晓 申请人:中国计量学院