一种基于容积法和标准表法的大口径流量标准装置的制作方法

1.本发明属于水流量计量测试技术领域，特别是一种基于容积法和标准表法的大口径流量标准装置。


背景技术：

2.近年来，流量计量技术和流量仪表有了突飞猛进的发展，在石油化工、供水工程、能源计量等领域都得到了广泛的应用。流量计准确度等级的高低直接决定了贸易的公平性、工业生产控制的安全性和环保监控的有效性等。我国《实施强制管理的计量器具目录》规定，流量计属于强制检定器具，按照流量计检定规程需对流量计进行首次检定、后续检定和使用中检查。
3.为满足检定、测试工作的需要，各级计量技术机构和流量计生产企业建立了300多套流量标准装置。包括静态容积法、静态质量法、变水头等各种标准装置，其检测口径绝大部分集中在15mm～500mm范围内，极小部分口径达到dn1000mm，流量达到 5000m3/h。
4.随着技术、经济的发展，国内大口径流量仪表的使用逐渐增多，如城市供水主管道、南水北调等工程项目使用的电磁流量计、超声流量计等口径达到了2000mm，大流量达到20000m3/h以上，现有常规水流量标准装置无法满足2000mm以上大口径流量计的量值溯源要求，无法保障计量数据的准确性。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于容积法和标准表法的大口径流量标准装置，以解决 600mm-2400mm大口径流量计的计量溯源要求。
6.实现本发明目的的技术解决方案为：
7.一种基于容积法和标准表法的大口径流量标准装置，包括控制单元、输水单元、稳压单元、出水管、截止阀、标准流量计、流量调节阀、交汇管、截止阀、被检流量计、流量调节阀、换向器、旁通管、第一工作量器、第二工作量器、放水管；
8.所述输水单元用于对稳压单元进行输水；所述稳压单元设有并排的多路出水管；每路出水管上依次设有截止阀、标准流量计、流量调节阀，并连接至交汇管；所述交汇管设置两路出水管，第一路出水管依次连接截止阀、第一被检流量计、流量调节阀、放水管，第二路出水管依次连接截止阀、第二被检流量计、流量调节阀、换向器；所述换向器一路连接旁通管，另一路连接第一工作量器，第一工作量器下设有第一放水阀；所述第一工作量器通过连通阀连接第二工作量器，第二工作量器下设有第二放水阀；所述控制单元用于采集第一工作量器、第二工作量器、标准流量计、被检流量计数据，并控制流量调节阀、第一放水阀、第二放水阀、输水单元、换向器的工作。
9.本发明与现有技术相比，其显著优点是：
10.(1)此大口径水流量标准装置工作原理是标准表法和静态容积法组合的方式，具有静态容积法标准装置扩展不确定度优的特点，同时具备标准表法标准装置上限流量大、
测量口径广、检测效率高等优点，满足600mm-2400mm多种流量计的检定、测试要求。
11.(2)静态容积法标准装置覆盖口径600mm-1000mm，最大流量8000m3/h，扩展不确定度：u＝0.05％(k＝2)。标准器是由工作量器1(容积20m3)和工作量器2(容积50m3) 组成，用连通阀加以连通，组成连通式工作量器(容积70m3)，从而大幅增加工作量器的容积，在保持标准装置扩展不确定度不变的前提下，提高了标准装置的测量口径、流量范围，保证了大口径流量计的量值溯源。
12.(3)标准表法标准装置覆盖口径600mm-2400m，最大流量24000m3/h，采用三台 dn1000mm、一台dn600mm高精度电磁流量计作为标准器，避免了实验室内无法采用超重电子秤和超高工作量器的难题，从而解决了超大口径流量计的量值溯源要求。
13.(4)对于口径600mm-1000mm被检流量计，可根据被检流量计准确度高低和流量点大小，灵活选择静态容积法标准装置或标准表法标准装置，方便高效，节能减耗。
14.(5)600mm-1000mm静态容积法标准装置可用于日常检测工作，还可用于四台标准流量计检测，四台标准流量计可在不拆卸情况下，进行原位检定、溯源，从而避免了大口径流量计拆卸送检的损耗和溯源条件、工作条件不一致引入的测量误差，解决了四台标准表的原位溯源难题。
附图说明
15.图1为标准装置总体结构布置图。
16.图2为控制系统框图。
具体实施方式
17.下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
18.本发明根据水流量标准装置的技术要求和流量、流速等需求，对该基于容积法和标准表法的大口径流量标准装置进行了设计，主要包括储水池、水泵组、进水管、稳压罐、出水管、截止阀、标准流量计组、流量调节阀、汇管、被检流量计、换向器、连通管、连通式工作量器和试验管路等，其中标准流量计组由多台大口径电磁流量计并联组成，连通式工作量器由中部连通的工作量器1和工作量器2组成，示意图如图1所示。
19.所述储水池通过管道与水泵组的一端相连接，水泵组的另外一端通过管道连接至稳压罐的进水管上，稳压罐的出水管通过四路并行截止阀分别连接标准流量计，标准流量计分别通过流量调节阀连接至被检流量计前的汇管上，被检流量计前的汇管出口分别通过两路并行截止阀连接被检流量计，其中一路被检流量计通过流量调节阀连接至放水管，放水管的另一端与储水池相对应；另一路通过流量调节阀连接至换向器，换向器的一个出水口与旁通管的一端相对应，旁通管的另一端与储水池相对应，换向器的另一出水口与工作量器1相对应，工作量器1的出水口通过管道与放水阀1的一端相连接，放水阀 1的另外一端与储水池相对应。工作量器1的中部通过连通阀连接至工作量器2的中部，工作量器2的出水口通过管道与放水阀2的一端相连接，放水阀2的另外一端与储水池相对应。
20.大口径水流量标准装置的控制系统由水泵、变频器和可编程逻辑控制器plc等共同组成。控制系统以plc为处理核心，计算机为人机交互接口的控制方式。水泵、阀门、流量、温度(设置在管道中的温度传感器)、压力(设置在管道中的压力传感器)、换向、时间(计时
器)等信号与plc进行通讯，plc通过转换模块与工业计算机进行通信，从而实现水泵启停、调节阀开度控制、换向器换向、标准表、被检表信号采集、数据计算等功能，其框图如图2所示。
21.该标准装置采用标准表法和静态容积法组合方法，适用于公称直径 600mm-24000mm、最大流量不大于24000m3/h的大口径流量计的检定、测试。标准装置中的水泵组共包含6台水泵，总功率4000kw，标准流量计组共包含四台标准流量计，标准流量计管线共4条，从上到下分别为三条dn1000mm和一条dn600mm。稳流方式采用卧式稳压罐，稳压罐容积320m3、长8400m、直径7000mm、壁厚15mm，汇管长 8000mm、直径2400mm。600mm-1000mm台位包括600mm、700mm、800mm、900mm、1000mm五条管道，1200mm-2400mm台位包括1200mm、1400mm、1600mm、1800mm、 2000mm、2200mm、2400mm七条管道，两组台位检测相应不同口径流量计时，采取换管道方式，占用空间小、方便高效。
22.当检测对象是1200mm-2400mm的流量计时，需要采用标准表法标准装置中的 1200mm-2400mm管线。装置工作时，开启水泵，将储水池中水打入稳压罐。关闭截止阀gv-6，打开截止阀gv-1～gv-5、打开流量调节阀cv-1～cv-5，使水经过稳压罐、四台并联的标准流量计、流量调节阀、汇管、被检流量计、放水管路，注入储水池。待流量稳定后，启动plc控制系统，触发计时系统，同时采集四台标准流量计和被检流量计信号。到达设置时间后，记录四台标准流量计的累积体积读数、计时器时间和被检流量计累积体积读数，计算被检流量计的示值误差等，完成一次检测。
23.当检测对象是600mm-1000mm时，可选择静态容积法标准装置对其检测。装置工作时，开启水泵，将储水池中水打入稳压罐。关闭截止阀gv-5，关闭放水阀1、放水阀 2，打开截止阀gv-1～gv-4、gv-6、打开流量调节阀cv-1～cv-4、cv-6，打开连通阀，使水经过稳压罐、标准流量计、流量调节阀、汇管、被检流量计、连通式工作量器上端换向器、旁通管路，注入储水池。待流量稳定后，启动plc控制系统，切换换向器使水由旁通管换入工作量器，同时触发计时系统和信号采集系统。到达设置时间后，换向器再换入旁通管，记录连通式工作量器的体积、计时器时间和被检流量计累积体积读数，计算被检流量计的示值误差等，完成一次检测。
24.实施例1
25.检测一台dn2400mm多声道超声流量计，准确度等级为1.0级，流量点为24000m3/h，选择标准表法流量标准装置中的1200mm～2400mm管线进行检测。关闭截止阀gv-6，打开截止阀gv-1～gv-5、打开流量调节阀cv-1～cv-5，启动标准表法水流量标准装置，同时启动计时器和信号采集系统进行检测。检测结束后比较四台标准流量计累积体积和被检超声流量计的累积体积，体积单位：立方米，m3。得到数据如下：
26.[0027][0028]
单次测量时间180s，共测试6次，示值误差为-0.27％，满足此台多声道超声流量计在流量点24000m3/h的最大允许误差
±
1.0％的测量要求。
[0029]
实施例2
[0030]
检测一台dn600mm电磁流量计，准确度等级为0.5级，流量点为1800m3/h，选择工作量器对应的静态容积法标准装置，工作量器的标称容积为70m3。关闭截止阀gv-5，关闭放水阀1、放水阀2，打开截止阀gv-1～gv-4、gv-6、打开流量调节阀cv-1～cv-4、 cv-6，打开连通阀，启动静态容积法标准装置，同时启动计时器和换向器进行检测。检测结束后比较工作量器的体积读数和被检电磁流量计累积体积读数，体积单位：立方米， m3。得到数据如下：
[0031][0032]
单次测量时间140s，共测试6次，示值误差为-0.38％，满足此台电磁流量计在流量点1800m3/h的最大允许误差
±
0.5％的测量要求。