主动式活塞体积管的校准

主动式活塞体积管的校准

张璋1，马云峰1

1.天津市计量监督检测科学研究院 天津 300192

摘要：本文对主动式活塞体积管的容积进行校准，根据校准操作原理，详细评定了测量不确定度，以期对体积管的应用和校准相关人员提供参考。分析，提出了对岩溶、破碎地质带等复杂条件下桩基础的施工方法和控制方案。

关键词：体积管；校准；不确定度

1主动式活塞体积管概况

体积管是一根内表面经过精密加工的有一定长度的管体、标准容积段、置换器、检测开关、阀和密封转换机构及控制系统等组成。体积管能够实现针对流量计的现场测量，是国内油品交接计量的重要设备之一。体积管因为高准确度，越来越多应用于各种液体类流量计的检定校准中。其中主动式活塞体积管优于体型相对较小，数值稳定准确，容易运输，也越来越成为原油和成品油商贸交易中所用流量计的在线和实验室检定校准的重要方式。

体积管工作原理为当流量稳定地流经串联的检流量计和体积管时，由位移器从两个检测开关之间的计量段所置换出的流体体积，同流量计的示值相比较，就能确定流量计的示值误差。按个JJG209-2010《体积管》中容积法要求[1]，体积管校准原理为，将体积管从两个检测开关之间的计量段所置换的体积用标准金属量器来测量，并结合温度和压力修正从而实现计量段容积的精准测量。

2校准操作步骤

2.1根据主动式活塞体积管的规格选择合适的量限的金属量器，比如规则100L体积管选择100L的标准金属量器，从而能够实现100L左右的容量范围。并准备好管路连接安装和校准介质水，配备相应的温度和压力测量设备。

2.2管道连接后启动水泵，向体积管注水，打开各个排气阀，使水流经体积管、换向器和标准金属量器并回流水池。确认各个管路无泄露，并进行一段时间水循环，确认排气阀已经无气体排出时，罐壁排气阀。

2.3在水循环过程中，测量体积管入口、出口、标准器处及水池的水温，确认整个水循环系统的水温基本大道恒定是，开始进行校准。

2.4按照JJG259-2005《标准金属量器》要求，润湿标准金属量器内壁，并排出水滴流2min后罐壁阀门，使标准金属量器处于准备状态。

2.5利用调节阀调节流量，实现管路流量稳定。

2.6换向器将水导入旁路，等到第一个检测开关时，换向器将水流从旁路换至标准金属量器，开始计量，并计量体积管的压力、进出口温度，其中连个口的平均值为体积管的平均温度。置换期在两个检测开关之间运行的时间应为不少于5min，以减少换向造成的误差。

2.7到达第二个检测开关室，换向器将水流从标准金属量器换至旁路。

2.8按照2.4~2.7步骤重复测量，根据具体需求选择测量次数。

2.9按照式（1）计算容积值。

       （1）

3不确定度评定

3.1本实验使用的为100L的体积管，具体校准数据见表1，按照不确定度评定步骤[2]为：

标准量器[3]：

B类：                           （2）

A类：                          （3）

标准量器壁温不确定度灵敏系数：

L/℃

体积管壁温不确定度灵敏系数：

测量杆壁温不确定度灵敏系数：

表1  校准数据

其中标准器材质体膨胀系数βs为0.00005℃-1，体积管材质线膨胀系数αp为0.0000122℃-1，测量杆材质线膨胀系α为0.00000144℃-1，体积管标准容积段的壁厚t为0.025m，体积管材质的弹性模量E为2.05×1011Pa，体积管标准容积段的内径D为0.4m。

标准不确定度：

   （4）

扩展不确定度：   (k=2)                       （5）

4结语

通过按照JJG209-2010《体积管》并结合不确定度的基本评定方法，进行了主动式活塞体积罐的校准，实现了整个操作过程和不确定度的详细分析，为体积管校准提供了操作参考。实际使用中也要参考体积管的校准步骤，结合公式（1），全面考虑温度、压力的影响从而进行标准体积计算和流量计流量进行比较，不能直接读数表观容量进行比较。

参考文献：

 [1] 国家质量监督检验总局，体积管：JJG209—2010[S] 中国计量出版社，2010.

[2] 国家质量监督检验总局，测量不确定度评定与表示：JJF1059.1—2012[S] 中国计量出版社，2013.

[3] 国家质量监督检验总局，标准金属量器：JJG259—2005[S] 中国计量出版社，2005.