摘 要: 加油機(jī)檢定過程中，液面高度測量是關(guān)鍵，而液位計作為液面高度的自動測量裝置則需進(jìn)行校準(zhǔn)。本文針對液位計校準(zhǔn)的必要性進(jìn)行實驗分析。實驗表明: 液位計必須進(jìn)行校準(zhǔn)，否則有可能造成加油機(jī)自動檢定裝置的較大讀數(shù)誤差，無法滿足檢定要求。同時提出校準(zhǔn)方法，并驗證其有效性。
引言
加油機(jī)自動檢定裝置主要由標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、液位計、溫度傳感器以及操作控制系統(tǒng)等組成［1］。其中，標(biāo)準(zhǔn)金屬量器一般由計量頸、液位管、計量頸標(biāo)尺、上錐體、圓筒體、下錐體等組成［2］。它是在加油機(jī)定量加油模式下，對油槍出口處的溫度、量器中油溫和液位等參數(shù)的自動測量、補償和計算。與傳統(tǒng)的加油機(jī)檢定裝置相比，更加高效、便捷捷，因此，被越來越多的計量檢定機(jī)構(gòu)選擇使用。液位計作為自動測量裝置，取代人眼讀數(shù)，可自動獲取量器內(nèi)液面高度，其測量的液位高度直接關(guān)系檢定裝置準(zhǔn)確與否。但加油機(jī)自動檢定裝置在進(jìn)行量值溯源時，上級單位往往只對標(biāo)準(zhǔn)金屬量器及溫度傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，忽略了液位計的校準(zhǔn)。某計量檢測機(jī)構(gòu)出具的檢定證書如圖 1 所示。
本文通過實驗，對液位計是否需要校準(zhǔn)進(jìn)行論證，并提出一種對液位計進(jìn)行校準(zhǔn)并修正的方法。
1、體積計算［3 － 4］
檢定過程中，shou先使用液位計測得液面距離零位值的高度，再根據(jù)計量頸的分度容積，將高度值轉(zhuǎn)化為體積值，根據(jù)油槍口處油溫和量器內(nèi)的油溫，進(jìn)行溫度修正，得到實際體積。
( 1) 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的容積
VB = ( h實 － h標(biāo)) S + V標(biāo) ( 1)
式中: VB———量器在 20℃下的標(biāo)準(zhǔn)容積，L;
V標(biāo)———量器在 20℃下的標(biāo)稱容積，L;
h實———計量頸的實測高度，mm;
h標(biāo)———計量頸的實測高度，mm;
S———分度容積，即計量頸每毫米高度對應(yīng)的體積，mL /mm。
( 2) 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器在檢定溫度tJ的實際體積VBt
VBt = VB 1 + βY tJ － t ( ) B + βB tB ( )[ ] － 20 ( 2)
式中: VBt———量器在tJ下給出的實際體積，L;
VB———量器在 20℃下的標(biāo)準(zhǔn)容積，L;
βY、βB———檢定介質(zhì)和量器材質(zhì)的體膨脹系數(shù)，℃ －1( 汽油 12 × 10 －4℃ －1; 輕柴油 9 × 10 －4℃ －1; 不銹鋼50 ×10 －4℃ －1; 碳鋼33 ×10 －4℃ －1) ;
tJ、tB———加油機(jī)內(nèi)流量測量變換器輸出的油溫( 由槍口處油溫代替) 和量器內(nèi)的油溫，℃。
2 實驗論證
根據(jù) JJG 443 － 2015《加油機(jī)檢定規(guī)程》附錄 C中“表 C. 1 自動檢定裝置技術(shù)要求表”要求: 加油機(jī)自動檢定裝置的顯示容積值讀數(shù)誤差不能超過量器計量頸分辨力所對應(yīng)的容量值。為了確認(rèn)液位計自動采集的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，對三套標(biāo)準(zhǔn)金屬量器( 材質(zhì)為不銹鋼) 已校準(zhǔn)，但長期未對液位計進(jìn)行校準(zhǔn)的加油機(jī)自動檢定裝置進(jìn)行測試，編號分別為 1、2、3，選取一臺穩(wěn)定性較好的加油機(jī)作為被測對象，汽油作為檢定介質(zhì)，根據(jù)檢定規(guī)程的要求，對比檢定裝置的示值和標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的計量頸標(biāo)尺所測體積，并進(jìn)行分析，數(shù)據(jù)如表 1 所示。
由表 1 可知，1 號 ～ 3 號加油機(jī)自動檢定裝置讀數(shù)誤差均超過量器計量頸分辨力所對應(yīng)的容量值，不符合 JJG 443 － 2015 要求。因此，需對加油機(jī)自動檢定裝置的液位計進(jìn)行校準(zhǔn)，滿足檢定工作的需要。
3、產(chǎn)生的原因
加油機(jī)自動檢定裝置的檢定介質(zhì)為汽油、柴油等。汽油中含有少量的硫和活性硫化物( 如 H2 S、S、ＲSH 等) 腐蝕性物質(zhì); 柴油主要成分含有 9 ～ 18 個碳原子的鏈烷、環(huán)烷或芳烴，以及少量的羧酸、羰基化合物、腐蝕性無機(jī)物等，具有一定的腐蝕性。由于液位計需長期浸泡在汽油、柴油中工作，日積月累會產(chǎn)生較大影響，且檢定時，會受從注油口涌入的油體沖擊，很可能產(chǎn)生形變。因此，其準(zhǔn)確度無法長期保證。當(dāng)液位計所測得的液位高度不準(zhǔn)確時，即使標(biāo)準(zhǔn)金屬量器經(jīng)過了量值溯源，檢定裝置的測得的值也會失準(zhǔn)。
4、校準(zhǔn)方法［5 － 6］
使用水作為校準(zhǔn)介質(zhì)，將標(biāo)準(zhǔn)金屬量器卡尺測量的#低、#高及中間液位點作為校準(zhǔn)點，進(jìn)行三次上下行程校準(zhǔn)試驗，并記錄液位計和游標(biāo)卡尺數(shù)據(jù)，共 18 組，將其按先后順序排列成一維數(shù)組，可得 xk，
yk ( k = 1 ～ 18) 。
液位計的參比直線采用#小二乘直線，計算公式為:
Y = a + bx ( 3)
其中，截距 a 和斜率 b 的計算公式為:
式中: a，b 為#小二乘直線方程的截距和斜率。
各校準(zhǔn)點的示值誤差 Δ 的計算公式為:
Δ = yk － ( a + b·xk ) ( 6)
式中: xk———18 組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，第 k 個校準(zhǔn)點的標(biāo)準(zhǔn)尺示值;
yk———18 組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，第 k 個校準(zhǔn)點的液位計輸出值。
加油機(jī)自動檢定裝置的液位計是利用浮力原理進(jìn)行液位測量。在加油機(jī)檢定時，實際測量的液體汽油、柴油，根據(jù)浮力公式 F = ρgv排，由于被測液體跟水存在密度差異，在液位計浮球重量相同時，浮球排開液體的的體積必然不同，因此，液位計的實際值應(yīng)進(jìn)行修正，修正方法為:
式中: h測———液位計的測量值，mm;
h修———檢定時液體的實際高度，mm;
ρ液———液位計實際測量介質(zhì)的密度，kg /m3;
ρ水———水的密度，kg /m3。
根據(jù)該方法對液位計校準(zhǔn)后，三套加油機(jī)自動檢定裝置再使用相同的方法對同一臺加油機(jī)進(jìn)行檢定，數(shù)據(jù)如表 2 所示。
由表 2 可知，檢定裝置讀數(shù)誤差均未超過量器計量頸分辨力所對應(yīng)的容量值，滿足檢定規(guī)程要求。
5、結(jié)論
在加油機(jī)自動檢定裝置中，液位計測得的液面高度直接關(guān)系著整個檢定裝置的準(zhǔn)確與否，因此，檢定裝置進(jìn)行量值溯源時，應(yīng)對液位計進(jìn)行校準(zhǔn)，從而保證整套檢定裝置的準(zhǔn)確、可靠。
關(guān)注我們 實現(xiàn)共贏