煤矿用流量计检定装置的设计

摘要：针对煤矿流量计检定装置采用单一的称重法或标准表法存在精度低、成本高、操作繁琐等问题，提出了一种综合称重法和标准表法的煤矿用流量计检定装置的设计方案，即采用称重法定期标定标准表或者检定较高精度的流量计，用标准表法检定流量计。该方案既保留了称重法可靠、稳定、准确度高的优点，又继承了标准表法效率高、装置无须频繁换向、使用寿命长的优点，保证了整套检定装置的精度。
0引言
自17世纪托里拆利奠定差压式流量计的理论基础、测量流量的仪表雏形开始形成至今，煤气流量计的种类已达数百种。随着流量计的发展，检测流量计的方法也不断进步。目前，成熟的流量计检定方法有标准表法、称重法、容积法，其中利用标准表法水流量装置进行流量量值传递，是国内外*的一种简单、实用的检测方法，尤其是在大口径流量计的检定、校准方面，不仅可扩展流量范围，而且对减少空间占有、节约投资、提高工作效率都有特殊的意义。
我国也对单一的标准表法进行了改进，将静态容积法和标准表法结合在一起，互补2种检测方法的不足，以达到检测结果的zui高精度，但是造价比较高。所以，研究高精度、低成本、易操作的检定方式是流量计发展的必然趋势。
目前，用于煤矿的流量计有智能涡街流量计、V锥流量计、电磁流量计等。为了保证流量计精度指标，需要研制一种适合于煤炭行业流量计的检定装置。为此，笔者研发了一套将称重法和标准表法结合在一起的检定装置。该检定装置可以大大提升检测精度，解决传统的标准表法被测表管段人工换表不便的问题，降低了劳动强度，提高了检测效率。
1流量计检定装置原理
（1）标准表法
如图1所示，以标准流量计（可以是速度式流量计、容积式流量计、临界流流量计、质量流量计和热能表等）为标准器，使流体在相同时间间隔内连续通
过标准表和被检表，比较两者的输出流量值，从而确定被检表的计量性能。

（2）静态称重法
静态称重的流量测量原理如图2所示。首先确定容器和容器内剩余液体的初始质量，其次操作换向器使液体流人称重的容器，直到认为的质量足以达到所要求的度，同时启动定时器以测量注水的时间，zui后确定容器和收集在容器内液体的zui终质量。根据所收集的液体质量、注水时间以及GB／Tl7612一l998标准第5章和附录A所论述的其它数据来求得流量，从而确定被测流量计的计量性能。

笔者设计的检定装置采用称重法来定期标定标准表或者检定较高精度的流量计；用标准表法检定流量计，参比标准系统的度等级至少优于被测装置度等级的3倍（参考ISO9014规定）。用标准表法和静态称重法相结合的优点：既保留了静态称重法可靠、稳定、准确度高的优点，又具备标准表法效率高、装置无须频繁换向、使用寿命长的优点。
2流量计检定装置组成
煤矿用流量计检定装置由标准表法流量标准装置、称重法流量标准装置合并组成，整套装置由水箱、水泵系统、变频控制装置、流量稳定器、止回阀、截止阀、调节阀、转盘、称重容器、标准表、被检表、电子秤、换向器、计时器、控制台等组成，如图3所示。

转盘为被检表提供前后直管段和接口；换向器用于标准表法与静态称重法的水路切换；流量稳定器用于保证水流稳定；变频控制装置用于控制水泵电动机的转速；控制台用于显示关键点数据及有效控制流量。
该检定装置用4台标准表（DN32、DN65、DN125、DN250电磁流量计，精度等级为0．2级）组合实现DN25～DN300的流量计检测，通过换向器实现称重法标定标准表以及较高精度的流量计。其中转盘使被检表装卸更加方便，而采用2个水箱又保证了水流平稳以及泵的抽出水流量的稳定。标准表前后直管段以及转盘中被检表的前后直管段均采用前25DN、后10DN的设计，满足了国家标准JB／T92941999及检定规程JJG643一-2003的要求。
3流量计检定装置的设计
3．1标准表法原理分析
标准表法检定原理主要基于流体力学的连续方程。同时读取标准表和被检流量计的读数，若一台标准表与被检流量计串联，则被检流量计的仪表系数K为

式中：△m为规定时间内流过流量计的液体质量，kg；t为称重法检定规定时间。
3．3标准表的选型
该检定装置面向矿用流量传感器，以涡街、V锥流量计为例。涡街和V锥流量计可以测量液体和气体。该检定装置选用纯净水作为介质进行检定，选用电磁流量计作为标准表，一方面考虑电磁流量计可测量水，另一方面电磁流量计的精度可满足标准表法计量传递的要求。
该检定装置选用4台标准表：DN32、DN65、DN125、DN250电磁流量计。DN32标准表可标定流量范围为DN25~DN80的被检表（用阀门控制流量）；DN65标准表可标定流量范围为DN50～DN80的被检表；DN125标准表可标定流量范围为DN100～DN300被检表；DN250标准表可标定流量范围为DN200～DN300的被检表。此外，DN32、DN65标准表可并联检定流量范围为DN25～DN80的被检表，DN125、DN250标准表可并联检定流量范围为DN1O0～DN300的被检表。DN125和DN250标准表所需的水流量由2台变频水泵提供，配合阀门调节流量。标准表和被检表的流量数据如表1所示。

3．4转盘设计
常规标准表法被检表的支路繁多，更换被检表时，操作繁琐，浪费时间和人力。鉴此，该检定装置采用2个系列的转盘实现被检表的更换，分别为DN25-DN80系列、DN100~DN300系列。各个口径的被检表放置于托表器上，托表器根据需要自行设计。将被检表安置于对应系列转盘中的接口处，利用气缸将被检表夹紧，再进行标定。
4结语
煤矿用流量计检定装置采用标准表法与静态称重法相结合的测量方法，弥补了标准表无法长期保持高精度的缺陷；采用变频控制与水泵结合供水技
术，占地少、投资少、稳压效果好；采用转盘装置取代不同管径的测试回路，有效地减少了测试管路的占地，也降低了投资成本；采用气动夹表装置代替人工安装拆卸被检表，大大提高了测量效率；采用控制台联动检测，使检测数据准确性进一步提高，减少了人为影响，提高了检测结果的可靠性。