引言

加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置主要由標(biāo)準(zhǔn)金屬量器、液位計(jì)、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(jì)量頸、液位管、計(jì)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(duì)油槍出口處的溫度、量器中油溫和液位等參數(shù)的自動(dòng)測量、補(bǔ)償和計(jì)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(jì)量檢定機(jī)構(gòu)選擇使用。液位計(jì)作為自動(dòng)測量裝置，取代人眼讀數(shù)，可自動(dòng)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(dòng)檢定裝置在進(jìn)行量值溯源時(shí)，上級(jí)單位往往只對(duì)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(jì)的校準(zhǔn)。某計(jì)量檢測機(jī)構(gòu)出具的檢定證書如圖 1 所示。

本文通過實(shí)驗(yàn)，對(duì)液位計(jì)是否需要校準(zhǔn)進(jìn)行論證，并提出一種對(duì)液位計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)并修正的方法。

 

1、體積計(jì)算［3 － 4］

檢定過程中，shou先使用液位計(jì)測得液面距離零位值的高度，再根據(jù)計(jì)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(shí)際體積。

 

( 1) 標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的容積

VB = ( h實(shí) － 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(shí)———計(jì)量頸的實(shí)測高度，mm;

h標(biāo)———計(jì)量頸的實(shí)測高度，mm;

S———分度容積，即計(jì)量頸每毫米高度對(duì)應(yīng)的體積，mL /mm。

 

( 2) 標(biāo)準(zhǔn)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(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(shí)驗(yàn)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(dòng)檢定裝置技術(shù)要求表”要求: 加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置的顯示容積值讀數(shù)誤差不能超過量器計(jì)量頸分辨力所對(duì)應(yīng)的容量值。為了確認(rèn)液位計(jì)自動(dòng)采集的數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，對(duì)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(duì)液位計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)的加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置進(jìn)行測試，編號(hào)分別為 1、2、3，選取一臺(tái)穩(wěn)定性較好的加油機(jī)作為被測對(duì)象，汽油作為檢定介質(zhì)，根據(jù)檢定規(guī)程的要求，對(duì)比檢定裝置的示值和標(biāo)準(zhǔn)金屬量器的計(jì)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(hào) ～ 3 號(hào)加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置讀數(shù)誤差均超過量器計(jì)量頸分辨力所對(duì)應(yīng)的容量值，不符合 JJG 443 － 2015 要求。因此，需對(duì)加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置的液位計(jì)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(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、腐蝕性無機(jī)物等，具有一定的腐蝕性。由于液位計(jì)需長期浸泡在汽油、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(zhǔn)確度無法長期保證。當(dāng)液位計(jì)所測得的液位高度不準(zhǔn)確時(shí)，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(huì)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(diǎn)作為校準(zhǔn)點(diǎn)，進(jìn)行三次上下行程校準(zhǔn)試驗(yàn)，并記錄液位計(jì)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(jì)的參比直線采用#小二乘直線，計(jì)算公式為:

Y = a + bx ( 3)

其中，截距 a 和斜率 b 的計(jì)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(diǎn)的示值誤差 Δ 的計(jì)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(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)尺示值;

yk———18 組校準(zhǔn)數(shù)據(jù)中，第 k 個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的液位計(jì)輸出值。

 

加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置的液位計(jì)是利用浮力原理進(jìn)行液位測量。在加油機(jī)檢定時(shí)，實(shí)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(jì)浮球重量相同時(shí)，浮球排開液體的的體積必然不同，因此，液位計(jì)的實(shí)際值應(yīng)進(jìn)行修正，修正方法為:

式中: h測———液位計(jì)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(jì)實(shí)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(duì)液位計(jì)校準(zhǔn)后，三套加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置再使用相同的方法對(duì)同一臺(tái)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(jì)量頸分辨力所對(duì)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(dòng)檢定裝置中，液位計(jì)測得的液面高度直接關(guān)系著整個(gè)檢定裝置的準(zhǔn)確與否，因此，檢定裝置進(jìn)行量值溯源時(shí)，應(yīng)對(duì)液位計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，從而保證整套檢定裝置的準(zhǔn)確、可靠。