可移动浮子流量计检定装置的设计与实现

该文设计了一种可移动浮子流量计检定装置 ，该装置具有紧凑的结构 、较强的灵活性和低廉的成本，将其与水平流向的水流量装置组合，可用于浮子流量计的检定，节省了引进专用浮子流量计检定装置所需的高额费用。 通过理论分析和计算验证了设计方案的可行性，之后研制完成该装置，并进行了不确定度分析和流量稳定性试验，结果令人满意。

浮子流量计是一种借助浮子在充满流体的垂直锥形管中升降,指示流体体积流量的流量仪表。浮子流量计由于其具有结构简单、制造方便、流量示值直观、使用维护方便、压力损失小等特点,被大量地应用于电力、石化、化工、冶金、医药等行业,因此企业对浮子流量计的量值溯源需求迫切。区别于其它类型的流量计,绝大部分浮子流量计只能垂直安装,且介质由下向上通过流量计,而目前国内大部分水流量标准装置只能提供水平方向的流场,这就要求计量技术机构和生产企业引进专用的浮子流量计检定装置,这具有以下缺点:1一套完整装置的建设需要大量的资金投入;2专用装置灵活性差,应用面窄;3占地面积大,对实验室空间要求较高。为完成浮子流量计的检定工作并避免建设专用装置带来的种种缺点,本文设计了一种移动式浮子流量计检定装置。

1.装置的结构设计

目前大部分计量技术机构的液体流量实验室均具备水平流向的水流量试验装置,为了充分利用现有资源,本文拟设计一种可移动浮子流量计检定装置,将其与水流量装置连接后可把水平流场转换为由下至上的垂直流场。以天津计量院的水流量标准装置为例,装置试验管路前后预留了旁路,通过控制三通阀门可实现水流在试验管路和旁路之间的切换，三通阀的一端分别通过软管与可移动浮子流量计检定装置的入、出口相连，形成浮子流量计检定回路。 水流量标准装置与可移动浮子流量计检定装置连接后的试验系统（下文称之为组合装置）如图 1 所示。

可移动浮子流量计检定装置结构设计如图 2所示，其主体为一个长方体框架，框架中部为工作台面， 台面一侧安装有水平尺， 框架底部安装有 4个脚轮和 4 条可伸缩支脚， 便于装置的移动和固定。 进水管路上依次安装快速接头、开关阀、调节阀、排水阀。 装置上端设置气动夹紧器，实现被检流量计的安装与拆卸。

为保证组合装置的测量范围能覆盖表 1 中的常见流量范围，需计算装置的水利阻力并验证水流量标准装置的动力源能否在克服水利阻力的前提下达到常见的最大流量.

水流量标准装置由一台扬程为 100 m/22 kW 的

立式水泵提供动力， 主标准器为 60 kg 和 600 kg 电

子秤， 次级标准为 4 台口径分别为 DN50、DN15、DN6、DN2.5 的电磁流量计 ， 装置的流通能力计算图如图 3 所示。 根据设计，选通 l6 号管线时，流量调节范围为（4～50）m3/h，l5 号管线对应（0.6～4）m3/h

流量，l4 号管线对应（0.1～0.6）m3/h 流量，l3 号管线对应（0.03～0.1）m3/h 流量，l7 号管线对应（0.004～0.03） m3/h 流量。

以 DN40 口径为例计算装置的最大水头损失。根据试验流量不同， 需在 2 种水流路径中选择，当被检浮子流量计的试验流量在（0.16～0.6）m3/h 范围内时，将水流切换至 l4 管段，利用 DN6 电磁流量计指示瞬时流量，下文简称为路径 1；当被检浮子流量计的试验流量在（0.6～4）m3/h 范围内时，将水流切换

3.装置的不确定度分析

根据文献[7]提供的装置不确定度评定方法，静

态质量法流量标准装置的不确定度分量主要包括计时器、衡器、换向器引入的不确定度，这三部分分量均只与水流量标准装置有关， 可移动浮子流量计检定装置未引入额外的不确定度分量，因此，组合装置与水流量标准装置的不确定度相同， 根据中国测试技术研究院出具的证书， 质量流量扩展不确定度为

0.05%（k=2），而体积流量扩展不确定度为 0.2%（k=2）。

根据文献[5]的要求，用于检定浮子流量计的装置的扩展不确定度应优于被检流量计最大允许误差的 1/2。 由于浮子流量计的最高准确度等级为 1.0

级，其最大允许误差为 1.0%，因此装置的扩展不确定度应至少为 0.5%，可见组合装置的不确定度远远优于此项指标。

4.装置的流量稳定性试验

量稳定性是衡量液体流量标准装置性能的

重要技术指标，该指标的优劣直接影响浮子流量计误差试验的结果。 本节将针对组合装置进行流量稳定性试验。

根据设计加工完成可移动浮子流量计检定装置，将其与水流量标准装置连接，组成如图 5 所示的试验系统。

5.结语

本文设计了一种可移动浮子流量计检定装置，该装置可与水流量装置连接，把水平流场转换为由下至上的垂直流场，并用于浮子流量计的检定。 新装置具有较强的灵活性，节省了引进专用浮子流量计检定装置所需的高额费用。 本文针对新装置进行了水利阻力特性研究， 验证了设计方案的可行性。之后加工完成了该装置，并对组合装置进行了不确定度分析和稳定性试验，结果表明装置的参数特性符合要求。