液位計(jì)自動(dòng)計(jì)量檢定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于計(jì)量領(lǐng)域中對(duì)計(jì)量器具進(jìn)行自動(dòng)檢定的裝置與方法，特別涉及液 位計(jì)的自動(dòng)計(jì)量檢定和計(jì)量性能分析評(píng)價(jià)的裝置和方法，適用于除側(cè)裝液位計(jì)、壓力式液 位計(jì)、非電容式液位計(jì)外其他液位計(jì)的檢定。與其他液位計(jì)檢定裝置與方法相比，本實(shí)用新 型保持液位不變，液位計(jì)準(zhǔn)確移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液位計(jì)的快速準(zhǔn)確計(jì)量檢定和計(jì)量性能評(píng)價(jià)。
【背景技術(shù)】
[0002] 液位測(cè)量在石油能源、江河水文觀察與監(jiān)控、醫(yī)藥化工、冶金制造、水處理與供應(yīng) 等各種行業(yè)，特別在石油化工行業(yè)和運(yùn)輸行業(yè)，在石油及成品油、液態(tài)化工產(chǎn)品等的儲(chǔ)運(yùn)和 貿(mào)易交接方面廣泛進(jìn)行。根據(jù)測(cè)量液位時(shí)是否需要與測(cè)量介質(zhì)相接觸的部件，液位測(cè)量方 法分為接觸式測(cè)量方法和非接觸式測(cè)量方法。用于測(cè)量液位的裝置稱為液位計(jì)或液面計(jì)。 作為強(qiáng)制檢定的計(jì)量器具，液位計(jì)必須經(jīng)檢定合格后才能用于計(jì)量。
[0003] 最初的液位計(jì)檢測(cè)方法為非自動(dòng)化的人工檢尺法測(cè)量數(shù)據(jù)與液位計(jì)讀數(shù)直接比 較的方法。人工檢尺法是出現(xiàn)較早的液位測(cè)量方法，使用帶有重錘的米制鋼帶卷尺或帶有 刻度的標(biāo)尺測(cè)量液位、手工記錄讀數(shù)的方法。通過人工檢尺法測(cè)量數(shù)據(jù)與液位計(jì)讀數(shù)的直 接比較，對(duì)液位計(jì)開展檢定、計(jì)量性能的評(píng)價(jià)。
[0004] JJG 971-2002液位計(jì)描述了手動(dòng)檢定液位計(jì)的方法，所用儀器設(shè)備如下表所示。

[0007] 檢定時(shí)根據(jù)被檢液位計(jì)的類型，從表中組合所需的標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備。
[0008] 液位計(jì)量程不大于2m時(shí)，液位計(jì)直接安裝在檢定水箱上進(jìn)行檢定，通常采用對(duì)準(zhǔn) 被檢看標(biāo)準(zhǔn)的方法或?qū)?zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)看被檢的方法，即：調(diào)解檢定用水箱的水位，從零位開始逐漸 升高水位到液位計(jì)指示的各檢定點(diǎn)或標(biāo)準(zhǔn)指示的各檢定點(diǎn)，直至上限；然后，逐漸降低水位 到液位計(jì)指示的各檢定點(diǎn)，直至下限。在各檢定點(diǎn)分別讀取水箱的水位示值或各檢定點(diǎn)液 位計(jì)的示值。
[0009] 量程大于2m時(shí)，則根據(jù)液位計(jì)的類型，以模擬液位的方法，對(duì)浮子式或浮球式液 位計(jì)、壓力式液位計(jì)、反射式液位計(jì)、電容式液位計(jì)進(jìn)行檢定。對(duì)浮子式（或浮球式）液位 計(jì)：檢定時(shí)，用手動(dòng)移動(dòng)浮子（浮球），使用鋼卷尺測(cè)量浮子（浮球）的位移量作為實(shí)際液 位，同時(shí)記錄液位計(jì)的示值。對(duì)壓力式液位計(jì)：檢定時(shí)使用標(biāo)準(zhǔn)壓力發(fā)生器產(chǎn)生壓力模擬實(shí) 際液位，同時(shí)記錄液位計(jì)的示值。通過兩者的壓力比對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)被檢液位計(jì)的檢定，通過壓力 式液位計(jì)數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換為液位計(jì)高度。對(duì)反射式液位計(jì)：檢定時(shí)將液位計(jì)的傳感器對(duì)準(zhǔn)垂 直放置的反射板。以距離液位大于量程的某點(diǎn)作為零點(diǎn)，逐漸靠近和離開以模擬液位的升 高和降低。對(duì)電容式液位計(jì)：檢定時(shí)用標(biāo)準(zhǔn)電容器模擬實(shí)際液位，同時(shí)記錄液位計(jì)的示值。
[0010] JJG 971-2002液位計(jì)規(guī)定的檢定點(diǎn)的回差、示值誤差檢定，設(shè)定點(diǎn)檢定的切換差、 設(shè)定點(diǎn)誤差檢定，液位計(jì)輸出信號(hào)誤差檢定。檢定記錄中需記錄大量數(shù)據(jù)，需根據(jù)公式計(jì)算 得到各檢定結(jié)果。
[0011] 綜上所述，現(xiàn)有液位計(jì)檢定裝置和方法大都采用液位計(jì)保持不動(dòng)、人工進(jìn)排液改 變液位和讀數(shù)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置、被檢液位計(jì)的實(shí)際液位測(cè)量值進(jìn)行比較的檢定方法。由于液 位改變時(shí)進(jìn)、排水及液面穩(wěn)定所需時(shí)間長(zhǎng)，液位標(biāo)準(zhǔn)值復(fù)現(xiàn)重復(fù)性較差，操作復(fù)雜、檢定效 率較低，難以滿足液位計(jì)檢定的要求。特別是大于2m時(shí)采用的模擬液位代替真實(shí)液位的方 法，完全不考慮真實(shí)液位與模擬液位對(duì)液位計(jì)測(cè)量性能影響，增加液位計(jì)液位測(cè)量和檢定 結(jié)果的不確定度。檢定數(shù)據(jù)處理也是需要大量時(shí)間的繁瑣過程。為了實(shí)現(xiàn)液位計(jì)的自動(dòng)檢 定，對(duì)液位計(jì)的計(jì)量性能指標(biāo)做出更好評(píng)價(jià)，對(duì)液位計(jì)是否合格進(jìn)行有效確認(rèn)，亟需研究滿 足液位計(jì)檢定要求的液位計(jì)自動(dòng)計(jì)量檢定裝置。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0012] 本實(shí)用新型目的是針對(duì)液位計(jì)檢定的現(xiàn)狀，提出一種液位計(jì)自動(dòng)計(jì)量檢定裝置， 綜合運(yùn)用了檢定新原理，即：溢流口準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)液位高度、液位計(jì)相對(duì)液面準(zhǔn)確移動(dòng)，通過液 位量程等參數(shù)，以及測(cè)量液位計(jì)相對(duì)液面的移動(dòng)距離、溫度等，獲得準(zhǔn)確的液位標(biāo)準(zhǔn)高度； 通過與液位計(jì)測(cè)量值的比較，獲得液位計(jì)的檢定結(jié)果。
[0013] -種液位計(jì)自動(dòng)計(jì)量檢定裝置，包括液位計(jì)位置控制組件（I)、液位控制組件 (2)、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)（3);所述液位計(jì)位置控制組件（1)，其特征在于，包括直線運(yùn)動(dòng) 單元（11)、運(yùn)動(dòng)單元支撐架（12)、伺服電機(jī)（13)、液位計(jì)支撐架（14)，被檢液位計(jì)安裝在 液位計(jì)支撐架（14)上；所述液位控制組件（2)，包括不銹鋼管（21)、溢流口（22)、供液栗 (23)、溢流栗（24)、電動(dòng)閥（25)，實(shí)現(xiàn)液位的準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)；所述數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)（3)包括計(jì) 算機(jī)（31)、控制器（32)、數(shù)據(jù)采集模塊（33)、伺服驅(qū)動(dòng)器（34)、繼電器模塊（35)、傳感器，傳 感器包括溫度傳感器（361)、壓力傳感器（362)、絕對(duì)多圈編碼器（363);
[0014] 其中，所述液位計(jì)位置控制組件（1)的直線運(yùn)動(dòng)單元（11)豎直安裝于運(yùn)動(dòng)單元安 裝架（12)上，液位計(jì)支撐架（14)水平安裝在直線運(yùn)動(dòng)單元（11)的滑塊（111)上，可以同 時(shí)安裝3個(gè)被檢液位計(jì)，伺服電機(jī)（13)驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)單元垂直上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)液位計(jì)支撐 架（14)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)被檢液位計(jì)的準(zhǔn)確定位；
[0015] 其中，所述液位控制組件（2)，不銹鋼管（21)作為檢定用液的容器，溢流口（22) 用于復(fù)現(xiàn)液位，供液栗（23)用于檢定液體頁面低于溢流口（22)平面高度時(shí)向不銹鋼管內(nèi) 補(bǔ)液，溢流栗（24)在液位高于溢流口（22)平面時(shí)，強(qiáng)制溢流；電動(dòng)閥（25)用于控制向不銹 鋼管內(nèi)供液或強(qiáng)制溢流；
[0016] 其中，所述數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)（3)包括計(jì)算機(jī)（31)、控制器（32)、RS485數(shù)據(jù)采集 模塊（33)、伺服驅(qū)動(dòng)器（34)、RS485繼電器模塊（35)、傳感器包括溫度傳感器（361)、壓力 傳感器（362)、絕對(duì)多圈編碼器（363);計(jì)算機(jī)（31)通過光纖與控制器（32)通訊，控制器 (32)通過RS485數(shù)據(jù)采集模塊（33)、伺服驅(qū)動(dòng)器（34)、RS485繼電器模塊（35)與溫度傳感 器（361)、壓力傳感器（362)、絕對(duì)多圈編碼器（363)等傳感器通訊，采集溫度、壓力模擬信 號(hào)和多圈絕對(duì)編碼器的數(shù)字信號(hào)。控制器（32)與RS485繼電器模塊（35)通訊，用于控制 供液栗（23)和溢流栗（24)的啟、停；控制器（32)與電動(dòng)閥（25)通訊，向電動(dòng)閥（25)發(fā)送 指令，控制閥門的啟閉。
[0017] 進(jìn)一步的，所述液位計(jì)自動(dòng)計(jì)量檢定裝置，計(jì)算機(jī)（31)安裝有PCI光纖通訊卡硬 件（311)，通過光纖與控制器（32)通訊；所述控制器（32)裝有PXI光纖通訊卡（320)、RS485 通訊卡（321)、Canopen運(yùn)動(dòng)控制卡（322)，控制器（32)接受計(jì)算機(jī)（31)發(fā)送的控制和數(shù) 據(jù)采集命令，并將采集的數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)（31)。
[0018] 進(jìn)一步的，液位計(jì)支撐架（14)進(jìn)一步包括固定安裝的大法蘭（121)、可替換的小 法蘭（122)、豎板1(123)、豎板2(124)和水平板（125)，被檢液位計(jì)通過小法蘭（122)固定 在大法蘭（121)上，隨液位計(jì)支撐架（12)上下運(yùn)動(dòng)。
[0019] 本實(shí)用新型中，為了同時(shí)檢定3個(gè)液位計(jì)，提出了一種材質(zhì)為7075T超硬鋁的液位 計(jì)安裝法蘭，其主要安裝表面平行度小于〇. 〇5mm、粗糙度小于0. 05mm，包括固定安裝的大 法蘭和可替換的小法蘭。通過小法蘭將液位計(jì)固定在大法蘭上，隨大法蘭運(yùn)動(dòng)。
[0020] 為了準(zhǔn)確控制液位計(jì)的準(zhǔn)確位置，所述直線運(yùn)動(dòng)單元為封閉式結(jié)構(gòu)、伺服電機(jī)具 有多圈絕對(duì)編碼器，其重復(fù)定位精度為±0. 01mm，多圈絕對(duì)編碼器的分辨率27位，精度 ±0. 333 弧分。
[0021] 所述多圈絕對(duì)編碼器經(jīng)過標(biāo)定后作為標(biāo)準(zhǔn)器使用，通過實(shí)時(shí)測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)單元的 溫度并進(jìn)行溫度修正后，可將采集的編碼器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為準(zhǔn)確液位計(jì)位置。
[0022] 本實(shí)用新型所研發(fā)的液位計(jì)自動(dòng)計(jì)量檢定裝置包括液位計(jì)位置控制組件、液位控 制組件、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。實(shí)質(zhì)包括計(jì)算機(jī)采集控制系統(tǒng)軟件以及數(shù)據(jù)采集、控制硬件 部分