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电磁流量计

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利用电磁流量计双时间法检测外调式水表误差

来源:作者:发表时间:2017-06-24 10:59:42

摘 要:水表是我国作为水量计量的重要计量器具,本文介绍了外调式水表的工作原理,对外调式水表的调节和检测方法进行了探讨,重点介绍了采用电磁流量计,用双时间法检测外调式水表,为提升我国外调式水表的检测水平提供些帮助。

1 引言
          水资源是非常宝贵的不可替代的一种资源,水表是测量水流量的仪表,是直接用于贸易结算的强检计量器具,它的使用可以促进家庭、企业节约用水。无论是生产企业还是计量部门,水表的测量误差检测都是水表检测中最重要的一个项目。目前市场上存在着各种类型的水表,外调式水表即是可以在水表外面调节的水表,国内常用的水表一般都是内调节,外调式水表大部分外销,部分在国内也有使用。

2 外调式水表的工作原理
          外调式水表是在水表的进水端设置了一个旁路调节孔,通过旋进调节螺丝的深度来控制旁路孔的大小,调节旁路流量,从而调节水表误差。由于旋翼式水表计量主要是通过水表的水流冲击叶轮,叶轮转动带动上部的字轮计数,从而显示流过的水量,而旁路的水流不会冲击叶轮,因此可以调节字轮计数和实际流量之间的比例,现
调节水表误差的目的。

          外调式水表主要通过调节旁路调节孔内的调节螺丝的深度,当旋进调节螺丝时,由于调节螺丝遮挡部分旁路孔,旁路流量减小,在总流量不变的情况下,通过叶轮的流量变大,叶轮的转速变大,水表的显示流量变大,水表显示变快,相反水表显示变慢。

          在水表检定过程中,利用相同类型的水表作为标准表,用专用工具调节螺丝,用频闪仪、红外线传感器或激光传感器实时采样字轮的显示值并与标准表的输出相比较,实时调节水表的误差值。这种外部调节方式有利于在水表最终检定过程中对水表计量性能进行灵活调节。特别是当零部件的一致性做的不是特别好时,利用这种调节方式可以有效补偿零部件加工的偏差,提高整表的合格率。缺点是由于调节螺丝是个活动部件,即使有螺钉固定,也不如固定部件稳定。

3 外调式水表的调节和检测方法
          目前比较常用的方法是在水表生产装配完成后先不调节在水表生产测试台上在 Q 3 流量点进行一次误差测试,根据测试误差结果结合操作工的经验决定是否需要调节和调节的范围,调节结束后还需在 Q 3 流量点再测试一次误差,如果结果合格,则再把水表送到水表检验测试台进行流量误差检测,这是最为传统的调节方式,其不足方面有效率低、受人为的因数影响大。

          另外一种常用的外调式水表的调节的方式是用频闪仪的方法,如图 1 所示。用一个与被调整水表同一型号的水表作为标准表,再加一个光电传感器检测标准水表的梅花针轮转动时产生的脉冲,光电传感器产生的脉冲经信号处理后驱动频闪仪,使频闪灯的闪光频率与标准水表梅花针转动时产生的频率一致,操作人员手持频闪灯使灯光照射到被调整水表的梅花针上,观察梅花针轮的转动状态,把被检水表调整到在频闪灯下梅花针几乎“静止”,此时被检水表和标准水表梅花针的转速基本一致,即二只水表 Q 3 的流量特性几乎一样,调节结束。用频闪仪的方法在效率上比上一种方式要提高很多,但还具有几点不足,一是准确度差,在大部分情况下,短时间内在频闪灯下看到的是几乎静止的梅花针,实际还在缓慢的转动,即标准水表与被检水表的流量特性还有差别,若要消除这种差别需要延长目测时间,这样将会降低效率,同时操作人员长期工作对视力也会造成一定的影响。

用频闪仪调节外调式水表

          还有一种采用电磁流量计的双时间法是目前比较新颖的检测方法。国家标准规定常规水表流量性能的校验一般只检测 3 个流量点,即 Q 3 、Q 2 和 Q 1 ,一般 DN25、DN20、DN15 的 Q 3 值 分 别 为 6. 3m 3 /h、4. 0m 3 /h 和2. 5m 3 /h、有些外销表可能有 2m 3 /h,R(Q 3 /Q 1 )在 80 ~160 之间,因此选用一台 DN25mm 电磁流量计来校验Q 3 ,用一台 DN3mm 的电磁流量计来校验 Q 2 和 Q 1 ,电磁流量计的准确度等级为 0. 2 级即可满足 JJG1113 - 2015《水表检定装置检定规程》的要求。双时间法采用了 2个计数器和计时器,一个用于被检水表的脉冲计时和计数,另一个用于标准流量计的脉冲计时和计数,开始测试时计时器不马上计时,当检测到水表的第一个脉冲的上升沿时才开始计时和计数,测试结束时检测到最后一个脉冲的上升沿才停止计时和计数,标准电磁流量计的计时和计数方式也是如此。传统的水表脉冲读数检定方式是检测一段时间内的水表脉冲数和标准电磁流量计的脉冲数,由于技术的原因只能检测到水表的脉冲数为整数个,也就是说不能检测到 1 个以下的脉冲数,为了减少测量误差必需增加一次检定水表的输出脉冲数,使脉冲计数引起的误差在检定结果中可以忽略不计。

          要增加一次检定水表的输出脉冲数只有两个办法,一是增加一次检定的用水量,二是改变水表的内部结构即改变水表的传动比,使在同一流量下水表的梅花针轮尽可能转的快,若用第种增加用水量的方式则会增加一次检定的时间,使检定效率降低,用第二种方法在实际操作时则会遇到很大的麻烦。而通过特定的数字信号处理电路结合软件算法,可以准检测到一次水表输出脉冲数,精确到小数点后几位,不但不用增加检测的用水量,还可以大大地减少检定的用水量。

          为了在保证时间测量的精度,采用的系统时钟具有高稳定性晶振,最小读数高于 0. 001s。系统 2 秒内可以测出一次 Q 3 流量下的示值误差,由于水表转动时由于机械有一定的不均匀,因而每次显示的误差有一定的波动,但只是在一定的允许误差范围内,当测试台上的水表在Q 3 流量点调节结束后开始用对水表进行误差检测。

水表检测系统组成图

          如图 2 所示,水表检测系统采用了 2 台电磁流量计做标准器,DN25 电磁流量计单独一个出水管路,DN20 电磁流量计分二个出水管路,每个管路上有一个气动开关阀和一个手动流量调节阀,手调阀用于调节不同口径水表的三个流量点,气动阀由专用控制器控制,用于检测不同流量点的自动切换。系统一次可以调节和校验的水表为 DN15 数量6 个,DN20 和 DN25 数量5 个,夹表完成后进进行排气,排气时三个出水管路的阀门全部打开,在排气期间把检测梅花针轮脉冲的光电传感器的位置调整好,排气的时间至少 30 秒,排气结束后系统只开启最大的出水管路,此时流量应为相应口径水表的 Q 3 ;在 Q 3 流量状态下选择水表误差调节功能,则系统显示各个水表的流量误差,根据各个水表的误差情况调节各个水表,使每个水表的流量误差都在 ±0. 5%之内,然后开始流量检验;选择系统流量检定功能则系统自动先开始检测 Q 3 的流量误差,然后进入 Q 2 的流量误差检测,最后完成 Q 1 的流量误差检测。采用双时间计算方法,Q 1 、Q 2 、Q 3 3 个流量点的全部检测完成时间相比用常规检测方法减少了2/3 以上,极大的提高了检测效率。

4 总结
          水表作为一种使用频繁的计量器具,与人民的生活息息相关,水表的计量准确直接关系到老百姓和企业的切身利益,水表的种类也越来越多,本文介绍了外调式水表的工作原理和检测方法,为外调式水表的检测提供一些参考。