摘 要: 加油機檢定過(guò)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(dòng)測量裝置則需進(jìn)行校準。本文針對液位計校準的必要性進(jìn)行實(shí)驗分析。實(shí)驗表明: 液位計必須進(jìn)行校準，否則有可能造成加油機自動(dòng)檢定裝置的較大讀數誤差，無(wú)法滿(mǎn)足檢定要求。同時(shí)提出校準方法，并驗證其有效性。
引言
加油機自動(dòng)檢定裝置主要由標準金屬量器、液位計、溫度傳感器以及操作控制系統等組成［1］。其中，標準金屬量器一般由計量頸、液位管、計量頸標尺、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的自動(dòng)測量、補償和計算。與傳統的加油機檢定裝置相比，更加高效、便捷捷，因此，被越來(lái)越多的計量檢定機構選擇使用。液位計作為自動(dòng)測量裝置，取代人眼讀數，可自動(dòng)獲取量器內液面高度，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(dòng)檢定裝置在進(jìn)行量值溯源時(shí)，上級單位往往只對標準金屬量器及溫度傳感器進(jìn)行校準，忽略了液位計的校準。某計量檢測機構出具的檢定證書(shū)如圖 1 所示。
本文通過(guò)實(shí)驗，對液位計是否需要校準進(jìn)行論證，并提出一種對液位計進(jìn)行校準并修正的方法。
1、體積計算［3 － 4］
檢定過(guò)程中，shou先使用液位計測得液面距離零位值的高度，再根據計量頸的分度容積，將高度值轉化為體積值，根據油槍口處油溫和量器內的油溫，進(jìn)行溫度修正，得到實(shí)際體積。
( 1) 標準金屬量器的容積
VB = ( h實(shí) － h標) S + V標 ( 1)
式中: VB———量器在 20℃下的標準容積，L;
V標———量器在 20℃下的標稱(chēng)容積，L;
h實(shí)———計量頸的實(shí)測高度，mm;
h標———計量頸的實(shí)測高度，mm;
S———分度容積，即計量頸每毫米高度對應的體積，mL /mm。
( 2) 標準金屬量器在檢定溫度tJ的實(shí)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(shí)際體積，L;
VB———量器在 20℃下的標準容積，L;
βY、βB———檢定介質(zhì)和量器材質(zhì)的體膨脹系數，℃ －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———加油機內流量測量變換器輸出的油溫( 由槍口處油溫代替) 和量器內的油溫，℃。
2 實(shí)驗論證
根據 JJG 443 － 2015《加油機檢定規程》附錄 C中“表 C. 1 自動(dòng)檢定裝置技術(shù)要求表”要求: 加油機自動(dòng)檢定裝置的顯示容積值讀數誤差不能超過(guò)量器計量頸分辨力所對應的容量值。為了確認液位計自動(dòng)采集的數據是否準確，對三套標準金屬量器( 材質(zhì)為不銹鋼) 已校準，但長(cháng)期未對液位計進(jìn)行校準的加油機自動(dòng)檢定裝置進(jìn)行測試，編號分別為 1、2、3，選取一臺穩定性較好的加油機作為被測對象，汽油作為檢定介質(zhì)，根據檢定規程的要求，對比檢定裝置的示值和標準金屬量器的計量頸標尺所測體積，并進(jìn)行分析，數據如表 1 所示。
由表 1 可知，1 號 ～ 3 號加油機自動(dòng)檢定裝置讀數誤差均超過(guò)量器計量頸分辨力所對應的容量值，不符合 JJG 443 － 2015 要求。因此，需對加油機自動(dòng)檢定裝置的液位計進(jìn)行校準，滿(mǎn)足檢定工作的需要。
3、產(chǎn)生的原因
加油機自動(dòng)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(gè)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(wú)機物等，具有一定的腐蝕性。由于液位計需長(cháng)期浸泡在汽油、柴油中工作，日積月累會(huì )產(chǎn)生較大影響，且檢定時(shí)，會(huì )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(wú)法長(cháng)期保證。當液位計所測得的液位高度不準確時(shí)，即使標準金屬量器經(jīng)過(guò)了量值溯源，檢定裝置的測得的值也會(huì )失準。
4、校準方法［5 － 6］
使用水作為校準介質(zhì)，將標準金屬量器卡尺測量的#低、#高及中間液位點(diǎn)作為校準點(diǎn)，進(jìn)行三次上下行程校準試驗，并記錄液位計和游標卡尺數據，共 18 組，將其按先后順序排列成一維數組，可得 xk，
yk ( k = 1 ～ 18) 。
液位計的參比直線(xiàn)采用#小二乘直線(xiàn)，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(xiàn)方程的截距和斜率。
各校準點(diǎn)的示值誤差 Δ 的計算公式為:
Δ = yk － ( a + b·xk ) ( 6)
式中: xk———18 組校準數據中，第 k 個(gè)校準點(diǎn)的標準尺示值;
yk———18 組校準數據中，第 k 個(gè)校準點(diǎn)的液位計輸出值。
加油機自動(dòng)檢定裝置的液位計是利用浮力原理進(jìn)行液位測量。在加油機檢定時(shí)，實(shí)際測量的液體汽油、柴油，根據浮力公式 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(shí)，浮球排開(kāi)液體的的體積必然不同，因此，液位計的實(shí)際值應進(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(shí)液體的實(shí)際高度，mm;
ρ液———液位計實(shí)際測量介質(zhì)的密度，kg /m3;
ρ水———水的密度，kg /m3。
根據該方法對液位計校準后，三套加油機自動(dòng)檢定裝置再使用相同的方法對同一臺加油機進(jìn)行檢定，數據如表 2 所示。
由表 2 可知，檢定裝置讀數誤差均未超過(guò)量器計量頸分辨力所對應的容量值，滿(mǎn)足檢定規程要求。
5、結論
在加油機自動(dòng)檢定裝置中，液位計測得的液面高度直接關(guān)系著(zhù)整個(gè)檢定裝置的準確與否，因此，檢定裝置進(jìn)行量值溯源時(shí)，應對液位計進(jìn)行校準，從而保證整套檢定裝置的準確、可靠。
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