一种高压角式水表质量法检定装置

摘要

本发明公开一种高压角式水表质量法检定装置，包括水箱、稳压容器、换向器、检表台以及标准量器，水箱与稳压容器之间的水管线上设有水泵，稳压容器的出口端经消气过滤器及工艺管线与检表台连通，检表台出口侧经标准量器接有换向器；安于换向器出口侧的标准量器采用电子秤，其上设有称重容器；检表台上设有多个检表工位；检表工位包括并联连接的多口径检表回路，各检表回路上设有多组串联连接的检表工位，各组检表工位水入口侧及出口侧管线上均设有开关阀。本发明将静态质量法和标准表法相结合，填补了高压水表检定装置容量法单一检定的缺陷；利用静态质量法检定系统可随时对装置中所用的标准流量计进行校准与溯源，更好的保证量值传递准确可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种水表检定设备，具体为一种高压角式水表质量法检定装置。

背景技术

高压角式水表是指最大使用压力超过1.0MPa的角式结构高压注水表，主要用于油田生产中地下高压注水、油层注聚合物及其它工业用水的计量仪表。随着计量技术的发展，越来越多的高压水表向着自动化、高效化、集成化的趋势发展，一方面是为了适应越来越多的计量检测业务，另一方面是提供检测效率，减少人为参与程度的表现。因此，如何保证高压水表的流量计量的准确度显得尤为重要。

水表检定装置一种法定计量检定机构、水表制造行业、自来水公司及工矿企业作为流量传递标准、检定及校准水表的必备标准计量仪器。传统的角式水表检定装置采用容量法的检定形式，装置测量范围较小，检定效率低，使用效果不理想。在实际检定工作时容量法存在两个问题，一是装置扩展不确定度相对较低，容积法的标准器是三等标准金属量器，最大允许误差为±0.1％，装置的扩展不确定度最高为0.1％(k＝2)，可实现对0.5级被检水表的计量检定，相比质量法较低；二是检定时间相对较长，因标准金属量器的原理特性需要满量程检定，相比质量法和标准表法耗时较长

如何解决以上问题，一直是高压水表检定技术领域深入解析的论题，无论在理论研究方面还是在技术应用方面，仍有许多问题未得到很好的解决。这就需要有一种计量准确度高，操作简单，自动化程度高，通用性强的高压角式水表质量法检定装置实现智能化高效精准检测。

因此，进一步开展对角式高压注水表和角式涡街流量计的计量性能和检定装置的研究，具有重要的实际意义和学术价值。

发明内容

针对现有技术中水表检定装置的检定方法单一和测量准确度相对较低的等不足之处，本发明要解决的问题是提供一种可全面提高角式水表的检定结果的准确度的高压角式水表质量法检定装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种高压角式水表质量法检定装置，包括水箱、稳压容器、换向器、检表台以及标准量器，水箱与稳压容器之间的水管线上设有水泵，稳压容器的出口端经消气过滤器及工艺管线与检表台连通，检表台出口侧经标准量器接有换向器；安于换向器出口侧的标准量器采用电子秤，其上设有称重容器；检表台上设有多个检表工位。

检表工位包括并联连接的多口径检表回路，各检表回路上设有多组串联连接的检表工位，各组检表工位水入口侧及出口侧管线上均设有开关阀。

所述各检表工位上均安装差压变送器。

工艺管线上设有压力变送器；

所述标准量器以标准流量计作为标准表与检表台水管线路串联连接，标准流量计为并联连接的多组，每组标准流量计入口侧管线上设有开关阀，出口侧设有流量调节阀。

消气过滤器的出口侧与水箱之间设有回流管路，回流管路上设有开关阀。

称重容器出口侧水管线通过排水阀与回水箱连通。

检表台上各工位的夹表表壳采用透明材料制作。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明采用静态质量法和标准表法两种流量检定方法相结合的形式取代了传统水表检定装置的容量法检定形式。填补了以往高压水表检定装置容量法单一检定的缺陷；同时，利用本装置的静态质量法检定系统可随时对装置中所用的标准流量计进行校准与溯源，更好的保证量值传递准确可靠。

2.本发明中的静态质量法装置的扩展确定度不低于0.05％(k＝2)，标准表法装置的扩展确定度不低于0.3％(k＝2)，流量稳定性不大于0.2％，装置流量范围为(0.3～35)m

3.本发明采用特制PC高强度透明材料(聚碳酸酯)制作被检水表的夹表表壳，可在装置检定过程中对被检水表的密封性状态进行肉眼观察，更直观有效的判断水表的密封性和稳定性，更加精准的确定每一台被检水表的运行状态，避免不必要的排查排除，节省劳动时间，大大提高了检定效率。

4.本发明在被检水表前后设有差压变送器，可对每个检表工位或者说具体的每台被检水表进行独立压力监控。

5.本发明采用多工位(4工位)、多口径(DN25\DN50)同时检定的方式，提高了水表检定效率，所有检定工作一次完成。

6.本发明利用自动化检定测控系统在检测软件程序控制下实现可全自动检测，软件界面清晰美观、操作简便等特点，试验数据和分析数据结果可以和Excel软件直接动态连接，可以方便的快速完成试验报告，具有数据存盘、证书打印、分析统计等功能。

7.本发明可广泛应用角式高压注水表和角式涡街流量计的计量检定，符合相关国家计量检定规程的要求，特别是在装置检定方法的比对方面具有优势。

附图说明

图1为本发明高压角式水表质量法检定装置结构示意图；

图2为本发明的工艺流程。

其中，1为水箱，2为水泵，3为稳压容器，4为消气过滤器，5为工艺管线，6为压力变送器，7为开关阀，8为差压变送器，9为被检水表，10为温度变送器，11为标准流量计，12为流量调节阀，13为换向器，14为称重容器，15为电子秤，16为排水阀，17为压缩空气动力气源，18为计算机检定测控系统，19为回流管路，20为供气管路。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。

如图1所示，本发明提供一种高压角式水表质量法检定装置，包括水箱1、稳压容器3、换向器13、检表台以及标准量器，水箱1与稳压容器3之间的水管线上设有水泵2，稳压容器3的出口端经消气过滤器4及工艺管线5与检表台连通，检表台出口侧经标准量器接有换向器13；安于换向器13出口侧的标准量器采用电子秤15，其上设有称重容器14；检表台上设有多个检表工位。

检表工位包括并联连接的多口径检表回路，各检表回路上设有多个串联连接的检表工位，各组检表工位水入口侧及出口侧管线上均设有开关阀7；各检表工位上均安装差压变送器8；工艺管线5上设有压力变送器6。

标准量器以标准流量计11作为标准表与检表台水管线路串联连接，标准流量计11为并联连接的多组，每组标准流量计11入口侧管线上设有开关阀，出口侧设有流量调节阀12；消气过滤器4的出口侧与水箱1之间设有回流管路19，回流管路19上设有开关阀，回流管路19用于检定微小流量时的流量辅助调节；称重容器14出口侧水管线通过排水阀与回水箱连通。

本发明具备两种检定方法，第一种方法是采用静态质量法，其工作原理是，以电子秤15代替传统的标准金属量器作为标准器(原级标准)，在相同的设定时间内，以检定介质流过被检水表9的质量，或由设定时间计算出通过被检水表9的质量流量与电子秤15称量值比较，从而确定被检水表9的准确度和重复性。电子秤15的称量精度普遍较高，一般应用在静态质量法装置中的电子秤15检定分度值为e＝1/6000，整体装置由国家法定计量机构进行检验、评定并出具检定/校准报告(证书)的扩展不确定度最高为0.03％(k＝2)，普遍为0.05％(k＝2)，可实现对0.2级被检水表9的计量检定。具有流量源恒压，流量稳定，测量准确度高、检定时间短等优点。

第二种方法是采用标准表法，其工作原理是，以高精度标准流量计11作为标准器(次级标准)，对被检水表进行同步检测，以标准流量计作为标准表与被检水表9串联起来进行计量比对，从而确定被检水表9的准确度和重复性。本装置采用的标准流量计11的测量不确定度为0.2％(k＝2)，整体装置由国家法定计量机构进行检验、评定并出具检定/校准报告(证书)的扩展不确定度为0.3％(k＝2)。对一般工作用1.0级被检水表9进行检定时，采用这种检定方法比较简单、方便且节省费用，填补了以往高压水表检定装置容量法单一检定的缺陷。

本发明达到的技术性能及指标：

检定方法：采用静态质量法+标准表法。

装置扩展不确定度：

静态质量法不确定度：0.05％(k＝2)电子秤分度值：e＝1/6000；

标准表法不确定度：0.3％(k＝2)标准流量计准确度：0.2级。

装置流量稳定性：≤0.2％。

装置流量范围：(0.3～35)m

被检水表规格：DN50口径、DN25口径共2种规格。

检定测试台位：一组，DN50/DN25并联式合用台位，材质304不锈钢。

被检水表种类：角式高压注水表和角式涡街流量计。

被检水表数量：DN50口径为四检表工位；DN25口径为四检表工位。

被检水表信号：脉冲(频率)信号、模拟(4～20)mA电流信号、无信号输出直读表等。

被检水表夹表形式：液压式夹表器。

检定测试介质：清洁水。

检定工作压力：≤0.4MPa。

检定工作温度：(5～40)℃之间。

提供被检水表电源：DC(5V、12V、24V)，AC220V。

总配电功率：不大于25kW。

控制方式：在检定过程中，装置系统的控制方式采用自动检定，除必要的被检水表需人工装夹，其余的检定工作均可在计算机上操作完成，也可人工方式操作。

本发明采用静态质量法和标准表法两种流量检定方法相结合的形式取代了传统水表检定装置的容量法检定形式，利用本装置的静态质量法检定系统可随时对装置中所用的标准流量计进行校准与溯源，更好的保证量值传递准确可靠。

本发明开始工作时，根据检定要求，启动水泵2，从水箱1中抽取试验用水，并通过信号接口传送至计算机检定测控系统18进行远程变频调速控制，得到试验试用水所需恒定压力的粗调流量，再经稳压容器3、消气过滤器4、工艺管线5的进一步稳压，测试用水经开关阀7、被检水表9、标准流量计11、流量调节阀12、换向器13、称重容器14、电子秤15、排水阀16至回水箱1，上述过程中，由压力变送器6测量试验用水的压力值，由差压变送器8测量被检水表9的压力损失值，由温度变送器10测量试验用水的温度值，由压缩空气动力气源17提供气动设备所需压缩空气，经供气管路20将压缩空气送达各气动设备。

本发明由计算机检定测控系统18根据各流量点大小和检定时间自动选择相应的流程支路、电子秤15(或标准流量计11)，将所选择的秤清零，并使换向器13处于排空状态，使试验用水在检定系统中循环；通过管路末端流量调节阀12进行流量调节控制。当流量达到设定的流量点并稳定后，启动检定，使换向器13处于工作状态；在设定的检定时间内，被检水表9与电子秤15(或标准流量计11)同步累积计量，当达到预定的检定时间时，换向器13回到排空状态，被检水表9停止计量，同时测量静止状态下的预定时间内称重容器14中的试验用水的质量，从而计算出流量；待数据保存后，打开排水阀16，将称重容器14中的试验用水排空，并将秤清零，系统依此完成所设定的各流量点检定后，自动保存检定记录，并打印规定格式的检定记录报表和证书。

本发明为保证被检水表9的密封性和稳定性，采用特制PC高强度透明材料(聚碳酸酯)制作被检水表9的夹表表壳，用于被检水表9的装夹，该材料具有抗拉、抗弯强度高，冲击韧度及抗蠕变性能好，耐热性、耐寒性及尺寸稳定性较高，透明度高，吸水性小，良好的绝缘性和加工成形性等主要特性，方便在装置检定过程中对被检水表9的密封性状态进行肉眼观察，更直观有效的判断水表的密封性和稳定性。

本发明在各检表工位的前、后直管段上均设有差压变送器8，可对每个检表工位或者说具体的每台被检水表9进行独立压力监控。

本发明的计算机检定测控系统18主要由工控机(上位机)、PLC控制柜(下位机)、检定软件程序、水表数据摄像系统、计时器、打印机及现场总线等组成，主要是完成流程控制设备的开关、信号采集、数据处理、打印仪表检定报告及检定证书等工作。是以上位机(工控机)、下位机(PLC-S7200Smart)及组态检测软件为核心完成系统控制任务，友好美观的操作界面，提供图形化操作控制，只需点击鼠标就可以控制现场执行器动作，使用直观方便，实现设备状态实时监控；实现工艺过程中温度、压力、差压变送器，标准流量计流量，被检水表流量，电子秤等测量数据的自动采集和自动读数；实现对水泵(变频调速)、开关阀、调节阀和称量系统中换向器、排水阀的自动控制，满足压力调节、流量调节和流程切换。从而完成计量检定的计算，检定结果的显示、存储和打印等以及工艺流程的流动状态和测量数据在屏幕上实时显示。具有与硬件兼容性好，功能强大的优点。具有开发快速，使用简单，界面友好的特点。

本发明的系统设置试验工艺标准流程，标准流程中的试验流量、试验次数、试验步骤等均按国家标准、规程、规范的要求进行设计和制作。具备自主设置试验工艺流程的功能和安全监控、预警保护的功能。

本发明在检定过程中，装置以平面图形式显示各条管线流场参数(温度、压力、流量等)和设备的运行状态，控制方式采用自动检定和手动检定两种模式，并能进行切换。

本发明针对指针显示被检水表9的数据采集，采用水表刻度盘摄像系统，图像自动识别技术，自动抓拍。针对液晶显示被检水表9的数据采集，采用高清摄像机抓拍图像，人工输入数据的方式。

本发明的工艺流程如图2所示。

供水部分：测试介质通过水箱、水泵、稳压容器、消气过滤器、检定工艺管线、被检水表、标准流量计、流量调节阀、换向器、称重容器，经电子秤称量后返回水箱；

供气部分：空气压缩机吸入大气后将压缩气体注入储气罐中，达到预设气压后，压缩气体经供气管路送达各气动设备；

检定部分：将被检水表夹装到对应的检定工艺管路上，启动相应的水泵，调整流量调节阀开度，将测试介质流速及工作压力等数值调节到检定所需流量并保持稳定，使测试介质流经被检水表、标准流量计并通过换向器切换流体方向终到称重容器，以测试介质流过被检水表的质量或由设定时间计算出通过被检水表的体积流量与电子秤称量比较，比较两者的输出流量值，从而确定被检水表的计量准确度和重复性。

本实施例中，采用多工位(4工位)、多口径(DN25\DN50)同时检定的方式，提高了水表检定效率，所有检定工作一次完成。