苏州华陆仪器仪表有限公司

高压液压油流量表

椭圆齿轮流量计可选用机械显示表头和电子显示表头两种计数机构，广泛应用于各工业领域的液体流量控制，适用于各种类型的液体测量，如原油、柴油、汽油等，具有量程大，精度高，使用和维修方便等特点，选用不同的制造材料，可满足石油、化工、医药、食品、冶金、电力、交通等各领域的液体流量计量。

工作原理

椭圆齿轮流量计是由计量箱和装在计量箱内的一对椭圆齿轮，与上下盖板构成一个密封的初月形空腔（由于齿轮的转动，所以不是优良密封的）作为一次排量的计算单位。当被测液体经管道进入流量计时，由于进出口处产生的压力差推动一对齿轮连续旋转，不断地把经初月形空腔计量后的液体输送到出口处，椭圆齿轮的转数与每次排量四倍的乘积即为被测液体流量的总量。

技术参数

1）基本误差：±0.5％，±0.2％

2）被测液体粘度：2～200mpa.s，可定制高粘度

3）被测液体温度：-20～+80℃，可定制高温

4）*大工作压力：铸铁、不锈钢1.6Mpa；铸钢2.5Mpa，6.4Mpa，可定制高压

5）材质：铸铁、铸钢、不锈钢

6）信号输出（远传型、智能数显型）：

a、供电：24Vdc

b、脉冲，4-20mA

7）防爆（可选）

8）保温夹套（可选）

测量范围

外形尺寸（单位：mm）

1.铸铁型、铸铁高粘型、铸铁高温型、铸铁变形型

2.铸钢型、铸钢高粘型、铸钢高温型

注：铸铁、铸钢高温型椭圆齿轮流量计外形尺寸：DN15~DN25，A、B尺寸按上表数据加160mm热延伸管：DN40~DN80，A、B尺寸按上表尺寸加300mm热延伸管，其余尺寸同上表相应尺寸。

3.不锈钢型

安装注意：

1.流量计可水平安装或垂直安装，但椭圆齿轮轴应安装成水平位置。

2.流量计本体材料有铸铁（普通型，主要用于油类介质测量），不锈钢（防腐型）。

3.为防止被测介质中杂物卡死流量计，必须在表前安装过滤器配套使用。

高压液压油流量标准装置检定方法探讨：

我站作为国防科技工业大流量专业计量站于2014年研制出国防科技工业系统采用15号航空液压油为工作介质的高压液压油流量标准装置。经测试, 装置工作压力达到28MPa;流量范围:0.01~5m³/h;介质高工作温度达80℃。装置参照JJG164—2000《液体流量标准装置检定规程》的规定对换向器、衡器、计时器等进行了检定, 并对各个不确定度分量进行了合成。由于装置介质工作温度范围较宽, 会对换向系统精度造成影响, 因此采用多温度点检定取大值的方法;另外, 装置介质高压工作需考虑压缩性问题, 装置输出标准流量的数学模型相应发生变化, 因此不确定度合成时需考虑液压油压缩系数的影响。另外, 经实测,华陆品牌 圆柱齿轮流量计在不同压力下仪表系数有着较明显差异, 开展高压液体流量检定有一定的实践意义。本文结合具体实验数据和处理方法, 针对高温、高压液体流量标准装置的检定方法进行探讨和交流。

1 换向系统检定

装置包括三套气动闭式换向系统, 口径分别为DN50、DN25及DN15。参照检定规程, 换向器按台位 (大、中、小) 在不同的温度下分别在大流量、常用流量和小流量下测试, 取各流量点中不确定度大值作为该台位换向器的不确定度。

检定方法采用行程差法, 步骤如下:将流量调至所需的流量点, 稳定10min后, 操作换向器, 使换向器换向, 分别记录换入和换出时间。如此重复10次。用以下公式计算出换向器的不确定度:A类相对标准不确定度:

B类相对标准不确定度:                               

式中:t_min为标准装置短测量时间, s;t_1i、t₁分别为第i次换入时间和n次t_1i的平均值, s;t_2i、t₂分别为第i次换出时间和n次t_2i的平均值, s;n为测量次数。

依据上述方法进行常温和高温下换向器性能实验, 大台位流量分别设定为5.76m³/h、3.24m³/h和0.576m³/h左右;中台位流量分别设定为5.76m³/h、0.72m³/h和0.010m³/h左右;小台位流量分别设定为2.59m³/h、0.72m³/h和0.0072m³/h左右。其中, 常温 (30℃) 和高温 (80℃) 下换向器测试结果如表1、表2所示。

2 称重系统检定

由于称重系统测试不受介质温度、压力及流量等因素影响, 因此称重系统测试在设备相对静止状态下进行。具体步骤和方法如下:在每个称重台位的量限范围内取10个均匀分布点, 用标准砝码从j=1逐步加载到j=10, 完成一次测试, 再从j=10逐步卸载到j=1, 完成二次测试。分别记录下加载质量、卸载质量、衡器读数R_m和空容器衡器读数的平均值R₀, 根据下式计算出各测试点的不确定度:                                

式中:Δm_i为负载 (m_j+R₀) 时第j点第i次测量差值, Δm_i=R_mi- (m_j+R₀) , kg;Δm为第j点的平均值, kg;m_j为第j点标准砝码的质量, kg;R_mi为质量为m_i的标准砝码第i次测量时电子秤的读数, kg;R₀为空容器n次测量HLLC-15电子秤的读数平均值, kg。

取各检测点不确定度的大值为电子秤的不确定度, 实验结果见表4。                                                  

3 不确定度合成

检定规程中装置不确定度的输入量包括:换向器、计时器、电子秤、标准砝码及标准密度计。装置合成不确定度计算公式如下:                               

式中:u₁为换向器换入A类相对不确定度;u₂为换向器换出A类相对不确定度;u₃为换向器B类相对不确定度;u₄为电子秤A类相对不确定度;u₅为电子秤B类相对不确定度;u₆为标准计时器相对不确定度, 装置配套标准流量积算仪晶振标称频率为5MHz, 分辨力为0.1ms, 经测其相对不确定度0.00062%;u₇为液体密度相对不确定度, 采用一等标准玻璃密度计测得的液体密度相对不确定度约0.014%;u₈为标准砝码相对不确定度, 采用F1等标准砝码, 相对不确定度0.0015%;u₉为压缩系数相对不确定度, 根据装置流体状态取压缩系数6.67×10^-4MPa^-1, 按照偏差±2%, 矩形分布, 在28MPa状态下工作灵敏系数约0.019, 则压缩系数相对不确定度为0.022%;u₁₀为液体压力相对不确定度, 其测量不确定度1%, 矩形分布, 在28MPa状态下工作的灵敏系数约为0.019, 则液体压力相对不确定度为0.011%。

按照影响装置不确定度的因素分析, 计时器、HLLC-15电子秤性能不受装置变温功能的影响, 华陆品牌换向器性能受装置变温功能的影响, 因此分别在不同温度下 (即常温和80℃高温下) , 对装置三个称重台位分别进行不确定度合成, 取大值作为该台位的不确定度, 然后取三个台位中的大值作为整套装置的不确定度来判断是否满足任务书要求。根据换向器、电子秤检定结果, 依据式 (6) 进行计算, 结果如表5所示。

4 结束语

由于在检定规程的基础上增加了变温测试环节, 因此, 有效地保障了装置在各种温度条件下测得数据的可靠性。在不确定度评定和合成时考虑了液体压缩系数的影响, 压缩系数也已成为装置的重要不确定度来源。但由于检测手段有限, 此处所采用的压缩系数是从机械手册中查得, 取得是固定的理论值, 该值与实际值可能存在较大偏差, 因此由压缩系数引入的不确定度很有可能更大, 值得进一步探讨确定。液体实际压缩系数是随温度、压力不断变化的 (呈三维变化状) , 因此准确获得实时液体压缩系数难度较大。另外, 装置正常运转过程中很难将油液中的气体完全排出 (对压缩系数影响很大) , 取样离线检测压缩系数的方法会导致油液含气量的差异, 很可能偏差较大。采取华陆品牌在线密度计在线实测液体密度理论上可以消除液体压缩的影响, 但会带来HLLC-15在线密度计高压状态下溯源的难题。另据调研市场上在售的在线密度计精度 (0.01%) , 虽能基本满足要求, 但耐压普遍低于20MPa, 使用受到一定限制。因此, 较好地解决方案可能还是实测结合理论修正。总之, 高压液体装置压缩系数的影响值得重视和进一步探讨。