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引言

加油機自動檢定裝置主要由標(biāo)準金屬量器、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)系檢定裝置準確與否。但加油機自動檢定裝置在進行量值溯源時，上級單位往往只對標(biāo)準金屬量器及溫度傳感器進行校準，忽略了液位計的校準。某計量檢測機構(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進行論證，并提出一種對液位計進行校準并修正的方法。

 

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，進行溫度修正，得到實際體積。

 

( 1) 標(biāo)準金屬量器的容積

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。為了確認液位計自動采集的數(shù)據(jù)是否準確，對三套標(biāo)準金屬量器( 材質(zhì)為不銹鋼) 已校準，但長期未對液位計進行校準的加油機自動檢定裝置進行測試，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)準金屬量器的計量頸標(biāo)尺所測體積，并進行分析，數(shù)據(jù)如表 1 所示。

由表 1 可知，1 號 ～ 3 號加油機自動檢定裝置讀數(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，需對加油機自動檢定裝置的液位計進行校準，滿足檢定工作的需要。

 

3、產(chǎn)生的原因

加油機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，其準確度無法長期保證。當(dāng)液位計所測得的液位高度不準確時，即使標(biāo)準金屬量器經(jīng)過了量值溯源，檢定裝置的測得的值也會失準。

 

4、校準方法［5 － 6］

使用水作為校準介質(zhì)，將標(biāo)準金屬量器卡尺測量的#低、#高及中間液位點作為校準點，進行三次上下行程校準試驗，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 組校準數(shù)據(jù)中，第 k 個校準點的標(biāo)準尺示值;

yk———18 組校準數(shù)據(jù)中，第 k 個校準點的液位計輸出值。

 

加油機自動檢定裝置的液位計是利用浮力原理進行液位測量。在加油機檢定時，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后，三套加油機自動檢定裝置再使用相同的方法對同一臺加油機進行檢定，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確與否，因此，檢定裝置進行量值溯源時，應(yīng)對液位計進行校準，從而保證整套檢定裝置的準確、可靠。