静态质量法+标准表法流量标准装置技术方案（一）

静态质量法+标准表法

流量标准装置技术方案

(1) 工程任务

根据客户需求，需构建静质量法+标准表法液流检定装置，循环介质为水。整套设备采用质量法+标准表法，标准装置采用中精度电子秤和高精度电磁流量计，主要部件为节能环保设备。完成，减少人为干预，提高测量精度，实现其最大的经济效益和社会效益。

该项目采用交钥匙方式进行，包括验证装置的施工方案和工艺设计、安装、调试、验收。

（二）系统规划 1、系统构成

该装置由液源系统、测试管路、标准装置、流量调节系统、软件控制系统、数据采集系统组成。液源系统由水池、水泵、稳流容器、脱气过滤器等设备组成；测试管路由检定工艺管路、逆流和钳形表等设备组成；标准装置由中精度电子秤、高精度电磁流量计等主要设备组成。流量调节系统由变频控制单元和调节阀组成；软件控制系统由工控计算机、信号输出单元等设备组成；数据采集​​系统由温度变送器、压力变送器、

2.系统功能

系统采用先进的计算机控制技术、变频控制技术、远程控制和数据采集技术；测试仪安装后，其他操作由计算机控制系统自动完成，系统可根据检定数据自动确定检定（校准）结果。验证（校准）证书自动生成并打印；同时自动生成验证记录并存储备查，验证数据由数据库管理。

系统具有静态质量方法验证功能。可通过中精度电子秤对夹在标准装置中的被测流量计进行校验或校准，并可在线追溯装置中标准仪表的来源。测量范围为 (0.3- 600) m³/h。

系统具有标准表法检定功能。通过高精度电磁流量计，可以对夹在标准装置中的被检流量计进行校验或校准。测量范围为（0.3-600）m³/h。

三、系统主要技术方案说明 3.1 技术要求：

3.1.1 介质：清水。

3.1.2 管径及流量范围：

DN15-DN200口径流量范围：

标准表法：0.3-600m3/h；

质量法：0.3-600m3/h；

3.1.3 待检流量计：涡轮流量计、涡街流量计、电磁流量计、超声波流量计、容积式流量计、差压流量计。

3.1.4 检定方法：静态质量法、标准表法；

3.1.5 装置膨胀不确定度：静质量法U=0.05%（k=2）；标准表法 U=0.2% (k=2)。

3.1.6 系统压力波动≤0.2%。

3.1.7 流动稳定性：0.2%。

3.1.8 流量调节误差±5%。

3.1.9 换向器误差小于0.01%。

3.1.10 电子秤相对误差为0.02%。

3.1.11 安装最短测量时间：30秒。

3.1.12 被测流量计信号类型：脉冲信号、电流信号、电压信号、RS232、RS485。

3.2 技术方案：

3.2.1 静态称量法、标准表法。

3.2.2 设备应平铺。一共4个基本验证流水线。在：

DN50（兼容DN40、DN32、DN25、DN20、DN15）、DN100（兼容DN80、DN65）、DN150（兼容DN125）；DN200；

DN15-DN100同时测试5只手表；DN125-DN200同时测试3只手表。

3.2.3 自动数据采集，自动和手动流量调节。

五、系统的设计依据

☆《JJG 164-2000 液体流量标准装置检定规程》

☆ 《JJG 643-2003 标准仪表流量标准装置检定规程》

☆《-1997液体容积式流量计检定规程》

☆《-1994差压式流量计检定规程》

☆《-2007涡街流量计检定规程》

☆《-2007电磁流量计检定规程》

6、装置工艺示意图（见附图）

DN15-200质量法+标准表法验证系统

七、装置主要组成部分 7.1 液源系统

7.1.1 泵

1）共设计2台泵，具体如下：

编号

模型

流动

头

力量

数量

立方米/小时

米

千瓦

n

1#

-50-22/2

100

50

二十二

1

2#

/W500-50-90/4

550

44

90

1

2）水泵总功率为：112KW。甲方需将总供电电缆接到变频柜上端，总功率不低于130KW。

2）水泵的安装要求符合旋转设备的安装要求。每台水泵为独立基础，安装时安装阻尼斜铁。水泵采用机械密封离心泵，叶轮采用304不锈钢制造。根据水力计算合理选型，充分考虑泵的最佳工作范围。

7.1.2 变频调速系统

变频器根据泵的电机功率选择，水泵采用一对一的变频控制方式控制。变频器内置滤波器，消除变频器对外界的干扰。水泵的控制是通过计算机调节变频器的频率来完成的。该控制方法既能满足流量调节的需要，又能降低设备的运行成本，提高整个设备的安全性。

7.1.3 矿池（甲方自备）：

1）水池建于地下，水池容积≥75m3。水池上盖承重需要根据我方提供的土建施工条件图进行施工。里面有挡板和过滤网。供水管道应安装在水池附近，以方便供水，并应在水池附近设计排水设施，以方便水池换水。

2）水泵埋入水池的连接管，材料及施工由甲方负责。

7.1.4 稳流容器

1）作为装置稳压的最重要设备，稳流容器与变频控制系统共同完成装置的稳压控制。容器内部设计有多层多孔筛板，可在减慢液体流速的同时，尽可能消除液体流动产生的气泡和电波引起的流动脉动。

2）采用稳流容器可实现介质的稳定，为系统提供稳定的压力泰科阀门，消除泵引起的高频脉动，保证装置内的稳定流动；

3）根据流量范围和压力调节要求电动蝶阀重量表，稳流容器采用10m3立式稳流容器。

4）稳流容器材质为Q235碳钢，内外壁做防腐防锈处理；

5）稳流容器工作压力小于0.4MPa，设计压力为0.8MPa；

6）稳流容器设有人孔、进出水/气口、排污口、安全排气口、备用口等，设备设有支脚，便于安装；

7）稳流容器的人孔保证维修人员可以进出更换零件。人孔和人孔盖的内表面与容器的内表面平齐。人孔配有人孔盖、垫圈、螺栓、螺母和吊杆。

7.1.5 吸气过滤器

1）吸气过滤器为DN200，内填料支撑板有足够的强度，过滤精度为20目；

2）吸气过滤器设有进/出气、排污、放气等必要接口；

3) 吸气过滤器材质选用Q235，内部经过防腐处理，设备带脚；

4）设备内部进水、进风、集水，集风装置布水、布风均匀，无偏流现象。

7.2 流量控制和调节设备

7.2.1 开关阀

1）整个系统的阀门安装应避免泄漏，并考虑操作的方便性。

2）标准表和被检表的前后直管段和换向器采用气动球阀，DN350及以上采用电动蝶阀；称量容器阀门根据称量容器的重量选择合适的气动或电动蝶阀，操作方便。

3）材质：阀体为铸钢，接液球为304不锈钢。

7.2.2 调节阀

1）流量控制采用电动调节球阀，调节细度比较大，稳定性好。

2）材质：阀体为铸钢，接液球为304不锈钢。

7.3 标准件

标准设备主要有中精密电子秤、高精度电磁流量计、压力变送器、温度变送器、定时器等。

7.3.1 主要标准装置：采用精度为0.02%的中精度电子秤。品牌是佩萨。本品牌电子秤精度高，稳定性好。该设备设计有3个电子秤，型号有：

使用12Kg、60kg、600Kg、6T，共4套；

7.3.2 标准表：选用高精度电磁流量计。精度为0.2%，品牌为横河电机。标准流量计采用组合方式，一共设计了4个标准流量计。它们中的一种或多种可以单独使用。

采用DN10（0.5级）、DN32、DN80、DN200共4个；

7.3.3 发射机、定时器

1）压力变送器：测量精度等级为0.1%，测量范围为（0～1.0）MPa，输出信号为（4～20）mA，电源为DC24V；提供省计量院检定或校准证书。

2）温度变送器：测量精度等级为0.2，测量范围为（0～50）℃，输出信号为（4～20）mA，电源为DC24V；提供省计量院检定或校准证书。

3）定时器（预留验证接口）：定时器的晶振采用有源晶振，其8h晶振稳定性小于等于1*10-6；定时器的校验主板上有一个接口，方便使用标准频率校验，电脑主界面有一个计数显示。

7.4 计量管道及标准设备

7.4.1 管道和法兰

1）管道和法兰：DN300以下（包括DN300）的管道采用304不锈钢制造，表面抛光。DN300以上的试管采用Q235碳钢，内部防腐处理；试管段焊缝平整、光滑、美观、无渗漏。

2) 试验管路内径满足被测流量计检定要求，在被测流量计前直管段和后直管段安装取压孔，方便被测流量计的压力损失检测流量计。标准仪表前直管段满足10D要求泰科阀门，后直管段满足5D要求，被测仪表前直管段在被检仪表区长度满足20D要求，后直管段满足5D要求。直管段满足5D要求。在歧管出口处加排气阀、同轴标记等。

3）所有减速器均为锥形，并配备必要的减速器，以满足各类流量计的检定要求。

4）预留DN15-DN100浮子校准表接口。

7.4.2 气动表夹

表夹采用气动控制，气压0.4MPa；设置对中机构，保证校验管道前后的同轴度。被检仪表的信号采集方式：脉冲、电流（电压）、串行数字通讯等。

1）材质：接液部分不锈钢，外壳碳钢；

2）伸缩长度能满足被测流量计的安装；测温接头可以安装在钳形表的后端。

型号：JBQ江苏泰科流体控制阀有限公司专利产品

3）规格：DN50、DN100、DN150、DN200共4套，DN300及以下采用气动控制，控制气压0.4-0.6MPa；DN300及以上采用液压控制，配备液压站。

7.4.3 气动换向器

1) 测试管路末端接气动换向器。换向器喷嘴采用摆式喷嘴结构。与分水器配合使用，保证换向精度。换向器的不确定度控制在0.01%。这是我公司专门为水流标准装置研制的开放式换向器。本产品为本公司专利产品（专利号ZL26）；该换向器具有时差变化小、无噪音、结构简单、维护方便等特点，并配有换向器自检机构和测试软件。

2）换向器误差小于±0.01%合资阀门品牌，换向器换向时间差小于15ms。

3）换向器和分水器采用304不锈钢制造；分水器满足最大流量设计，保证最大流量工作时不溅水，不分流。

4）换向器进水管的设计应预留一定的角度，管子的倾角为1D，（D为管子的直径）以保证管子内的介质充分验证期间的管道状态。同时考虑了换向器的后续验证，在验证程序中设置了换向器的自动检测和控制程序。换向器换向位置状态可显示在电脑屏幕上。

型号：HXQ江苏泰科流体控制阀有限公司生产专利产品

7.4.4 称量容器

1）称量容器采用304不锈钢材质美国泰科阀门，容器内设置挡板，减少液体波动；

2) 称重容器下方的电子秤设置过载保护上限，确保称重容器不会从罐中出来，防止液体溢出。

3）称量容器下方有气动排水阀，保证排水时间小于2min。

4) 称重容器设计有吊耳，便于从秤上取下，便于电子秤的检定和维护。

5）称量容器底部设计成锥形，方便日后需要时电子秤检定时卸重物。

7.5 控制部分

7.5.1 控制系统软件

1）设备配备一套校验控制系统，可独立完成校验工作。

2）控制系统由工控机控制，完成顺序控制、数据采集、远程操作等功能。控制和数据处理的自动化。系统验证控制和电源控制完全独立，安全性更高，在出现异常情况时能够安全可靠地响应。采用人性化的界面，操作简单可靠。

3) 控制系统示意图

4）控制系统的软件组成：软件运行平台为操作系统，全中文操作界面，运行稳定。控制程序基于组态王6.55平台软件开发。包括远程控制程序在内的整个控制程序由我公司自主研发，并获得软件企业证书、软件产品证书、计算机著作权证书（证书附后），掌握全部源代码，扩展空间大，易于添加功能根据用户要求。操作界面如图： 控制系统软件操作参考画面：

5）控制系统功能：本系统可实现流量计的自动检定，自动测量和控制装置内的气动阀门和泵（包括变频启停），显示现场装置的主要参数，计算各种流量计根据验证规定。准确值并判断测试结果。

◇系统可实现计算机自动采集相关数据，并自动处理数据并保存相关原始数据；您也可以选择手动填写验证数据；

◇ 根据各种验证程序和数据处理结果的要求，系统可自动得出验证结果是否合格的结论，并自动打印符合甲方要求的验证报告、验证证书或验证结果通知。

◇验证过程中，每台验证计算机都会提示是否需要重新检查。如需复检，仅保留复检数据。

◇过程显示：以动态过程图的形式绘制设备过程画面。

◇状态显示：以平面图的形式显示各管道的流场参数（温度、压力、流量、流量等）和设备的运行状态。

◇报表管理：对系统的主要运行参数、校验数据等进行统计，统计报表可实时自动和手动打印。

◇消息管理：在主界面以颜色变化、弹窗、表格等形式显示故障信息，设置超限参数和设备故障报警。

◇用户/安全管理：提供多种访问级别，不同级别允许对软件进行不同优先级的操作。对于现场设备启停、参数设置等操作，需要设置密码级别，防止误操作。同时为现场设备设置了联锁功能，确保设备在误操作的情况下不会同时打开。机柜还具有报警和断电功能，确保设备和操作人员的安全。

◇系统管理：建立和维护系统用户信息。管理用户，记录用户登录和操作日志以供查询，既保证查询方便，又保证系统安全。

◇保存备份功能：测试数据及相关文件应保存备份，原始记录和证书（报告）可保存7年以上。

◇软件具有流量装置校验功能，包括：换向器、流量稳定性、标准仪表校验、定时器校验。软件具有换向器自动校验功能，打开换向器测试界面，点击开始测试，软件会自动完成换向器行程差法校验。软件具有质量流量稳定性测试和标准表流量稳定性测试功能。点击测试后，软件可自动完成流量稳定性测试并计算结果。软件通过外部高精度时间测试仪对设备定时器进行测试，并计算结果。

◇软件具有升级功能。根据法规修订要求和使用方法，及时提供免费软件升级、修订服务。

7.5.2 控制系统硬件

控制系统的硬件组成：控制系统由上位机和下位机组成。上位机采用台湾研华生产的工业控制计算机；下位机采用西门子生产的江苏泰科流体控制阀有限公司自主研发的隔离模块。

1）电脑配件配置：研华主流工控机，I5处理器电动蝶阀重量表，8G内存，1T以上硬盘，配备独立显卡，24英寸以上液晶显示器；A4激光打印机；

2）定时器：带晶振信号输出口，晶振8h稳定性不小于10-5，定时器最小读数不大于0.001s。

3）系统配备I/O模块、A/D模块、D/A模块、脉冲整形模块和电源模块。可完成现场模拟信号的采集；向现场设备发送模拟信号，控制调节阀和变频器的动作；向现场发送开关信号以控制阀门动作；对来自仪器的脉冲信号进行整形；为现场仪表提供稳定的DC24V、DC12V电源。

4）其他电气设备：断路器、继电器、控制柜、电缆、浪涌保护器等，均采用知名品牌。控制柜符合《低压成套开关设备及控制设备》对电气设备的要求，并配有联锁控制开关和报警指示灯。

5）信号电缆和电力电缆：均为阻燃电缆，采用铜芯多股软导体，绝缘耐压等级为额定电压的2倍且不低于500V。

6）系统可以采集和处理信号类型：电流：（4-20）mA，电压（0-5）V，（0-10）V；频率：(0-10) kHz；数字通讯信号：RS232、RS485。

7.5.3 气动控制管路

气动换向器、气动夹具、气动阀等以压缩空气为动力，压力为0.4Mpa。实验室配备高压气源，在气源进口处安装减压装置，并配置三联过滤器。压力从0.6Mpa降低到0.4Mpa。气管DN8，用于气动设备。

7.5.4 变频调速系统

1）系统供水由水泵并联提供，采用变频调速工作方式。水泵工作在变频状态，补充了工频泵无法达到的范围。变频补充原则上应避免变频泵工作在下限范围内合资阀门品牌，以免进入死区和非线性调节区。在流量计检定过程中，流经被测仪表的介质流量需要保持在稳定状态。在管路控制阀开度一定的情况下，如果被测流量计前后压差稳定，则通过被测流量计的流量也稳定，

2）本系统调压有两个方面：缓冲容器调压和变频调压。缓冲容器的稳压相当于系统的二次稳压，主要由机械结构自动实现，不涉及自动控制。变频调压需要PID算法来实现，其调节效果的好坏，直接决定了系统的性能指标。对于本系统，可以通过以下方式实现：

3）使用逆变器本身作为调节器，原理如下图所示

4）这种调整方式的优点是响应及时，可以采用逆变器厂家成熟的控制算法，提高调整的可靠性。

5) 变频柜内加装热继电器，防止过流和过载。变频器还用作工频切换的软启动器，减少对电网的冲击，实现对水泵的保护。

(3) 装置的不确定度分析方法

1.1 根据-2000液流标准装置检定规程确定装置的不确定度：

◇定时器的不确定性

◇规模的不确定性

◇气动换向器的不确定度（采用行程差法）

B型相对不确定度：

◇ 确定装置的流动稳定性

各站在最大流量和最小流量下验证，取大者

1.2 标准表法装置综合不确定度分析

1.2.1 符合-2003标准表法流量标准装置检定规程

1.2.2 时间间隔测试：

（四）系统调试验收

系统的构建设计和计算机验证软件均按照国家有关技术法规进行。系统调试完成后，双方签字验收，交钥匙工程完成（或委托中国计量科学研究院进行验证，出具验证证书，费用另计）。

(5) 建设期

绝对期限180天（从合同生效之日起）

（6）工程预算（土建等费用不计入预算）

设备材料费：1万元（详见材料清单）

注：（土建相关费用不计入预算）

江苏泰科流体控制阀门有限公司

自动化控制 水泵选型 高压水泵