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摘要：研发一种高准确度的小型移动撬装式质量流量计在线校准装置，在不拆卸质量流量计的情况下，实现对质量流量计的在线校准。
关键词：质量流量计；在线校准；准确度
一、引言
质量流量计具有准确度高、性能稳定、维护简单等特点，被广泛用于液体产品的贸易计量交接中。按照国家检定规程，质量流量计的检定周期为一年。由于运输、安装、环境等变化，在实验室检定合格的质量流量计安装在现场后时常会出现不同程度的失准等问题。为此，国内外检定/校准机构曾采用移动式标准体积管加标准密度计等设备对质量流量计进行在线检定。但在实际应用过程中，因检定车体积大操作不方便、标准密度准确测量及溯源较为困难等问题，尚未完全解决质量流量计的在线检定问题，因此，开发实用性的移动式标准表法质量流量计标准装置对推进质量流量计的应用和准确测量具有十分重要的作用，也是计量技术人员多年来研究的课题。。
二、质量流量计在线检定（校准）现状
随着质量流量计制造技术的进步，高准确度质量流量计相继问世，质量流量计作为标准表已成为可能。国外直接采用标准表法对质量流量计进行量值传递已进入了应用阶段，采用两台高准确度质量流量计作为标准表和监测表开展对质量流量计的量值传递，该装置质量测量最佳测量准确度可达 0.013%（当被检表的 A 类不确定度评定为 0 时，流量标准装置所能达到的最小测量不确定度），完全可溯源至日本和美国国家基准。
虽然上述的标准装置理论上可对准确度为 0.15 级甚至更高等级的质量流量计进行量值传递，但我国《计量法》中明确规定“计量检定必须按照国家计量检定系统表进行”，JJG2063-1990《水流量计量器具检定系统框图》中要求我国的水流量基准最大允许误差为0.1%～0.05%。JJG1038-2008《科里奥利质量流量计检定规程》中质量流量计最高准确度为0.15 级，尽管一些国外质量流量计的测量最大允许误差小于 0.05%，而我国目前还没有认可准确度高于 0.15 级质量流量计等级的依据。
三、微型标准表法质量流量计在线校准装置的开发
随着质量流量计使用范围和数量的不断增大，质量流量计用户迫切需要对使用中的质量流量计准确性进行确认和核查，我们根据公司的实际需求研发了一套移动式微型标准表法质量流量计在线校准装置（以下简称“撬装标准装置”），作为对其他检定方法的补充。同时，我们认为开展“撬装标准装置”的研究和应用，对国内流量计在线检定技术发展具有积极的推进作用。
在研发过程中，我们将质量流量计的流量适用范围和现场使用条件进行了综合评估，特别关注一些安装场地狭小又不便拆卸的质量流量计的校准问题。评估内容包括：（1）、撬装标准装置溯源问题；（2）、测量不确定度的影响来源；（3）、流量系数的变化与测量结果的关系；（4）、最佳测量能力；（5）、排污与环境；（6）、校准模式；（7）、标准流量计并联测量时对称与非对称方的系统误差；（8）、高速流体静电影响；（9）、安全性；（10）、控制系统。
我们设计的“撬装标准装置”满足了以下条件和性能：（1）、测量不确定度 U≤0.1%；（2）、平面面积在 2m2 左右并可方便移动；（3）配套的标准质量流量计最大允许误差不大于 0.05%；（4）满足使用区域的压力、温度、防爆等级及环境要求；（5）采用 PLC 完成标准表、被检表及设备的控制；（6）标准装置最大流通能力 500 t/h、最大流速＜10m/s、前后压差<0.1MPa；（7）校准记录和证书符合规范要求。
四、“撬装标准装置”配置及标定模式
（一）、配置
“撬装标准装置” 基本配置由 2 台准确度为 0.05%的质量流量计、电动调节阀、温度和压力变送器、PLC 控制系统、接地报警仪、控制阀、系统软件、防爆终端显示设备和撬体等组成
（二）、校准模式
“撬装标准装置”采用三种校准模式实现对在线质量流量计进行校准或比对：
（1）、单流量计校准模式：计量撬上的二台流量计都可单独对适用流量范围内的被检流量计进行校准，其适用范围最大流量 300t/h。
（2）、双流量计并联校准模式：同时采用并联方式对超过单台流量计流通能力的被检流量计进行校准，其适用范围最大流量 500t/h。
（3）、双流量计串联模式：主要是对计量撬上的二台流量计进行自我比对，当两台流量计的比对误差在规定范围内时，计量撬才能对被检流量计开展校准工作。
（三）、校准流程
1、“撬装标准装置”的进出口接口与被校准流量计连接；
2、关闭出口阀 FV-101，连接电源以及被测流量计的信号电缆，启动校准程序；
3、当撬装标准装置检测显示“标定计量自检测完毕”后，进入“检测物料参数输入”提示，根据被检物料输入相关的温度与饱和蒸气压对应参数（至少 5 组）；
4、据撬装标准装置提示设置“每次校准时间”；
5、当显示“标定计量系统具备检测条件”后，手动打开管线连接阀门，此时流量计出口阀 FV-101 处于关闭状态；
6、完成现场手动操作后，通知操作控制室，启动输料泵，打开与撬装标准装置连接的阀门；
7、缓慢打开出口阀 FV-101，当流量达到设定的流量值后由撬装标准装置语音提示确认；
8、撬装标准装置检测流量/压力/温度稳定度是否达到系统内置设定要求，并进行气液相判断，若无法满足校准条件，系统会提示需调整的内容，直至均达到所有校准条件后，系统检测开始；
9、按照设定的校准时间校准完成后，系统可重新设置并多次进行校准
10、当校准结束后，点击“结束标定”，可按照要求打印输出标准格式校准结果；
11、关闭撬装标准装置，将系统内残液放入废液收集箱；
12、拆离与在线物料系统的连接，并用安装在“撬装标准装置”上的氮气瓶吹扫系统对“撬装标准装置”流量计和管道进行吹扫。
五、“撬装标准装置”测量误差分析
（一）、主标准器性能
“撬装标准装置”的标准器为 2 台 CMF400M 型质量流量计，其在各流量点的示值误差均不大于 0.05%。作为高准确度质量流量计，生产厂家对该 2 台流量计均进行了流量系数线性化处理
（二）、“撬装标准装置”测量不确定度
“撬装标准装置”测量不确定度来源：标准装置、被检流量计重复性、测量介质密度（见表1。
表 1质量流量计不确定度来源汇总表
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合成标准不确定度：uc= 0.0418 %
扩展不确定度：Urel=0.0836%，k=2
六、结束语
“撬装标准装置”具有结构简单、占用空间小、自动化程度要高、校准时间短、重复性能好、校准结果直观等优点，是一种新型计量标准装置，可实现质量流量计在线校准，从根本上解决因检定拆装质量流量计引起的测量误差问题，在公平、公正的原则下，保护交易双方的经济利益。
参考文献：
[1]《中华人民共和国计量法》
[2]JJG2063-1990《水流量计量器具检定系统框图》 [3] JJG1038-2008《科里奥利质量流量计检定规程》