1 概述

质量流量计需要定期进行校准，按照中国烟草总公司《卷 烟加工设备工艺性能点检技术指南》和厂级管理标准、技术标 准相关规定，要求质量流量计每年定期溯源，重点工序（加香、加料工序）质量流量计每月进行计量验证。企业现有流量计的 定期溯源采用委外校准方式进行，每次校准或检定一般需要给 质量流量计拆下送到专业计量单位校准或检定。也有采用现场 在线校准方式，现场在线校准采用容积法、比对法和称重法三 种方法。容积法需要拆下被检测质量流量计装到标准试验管路 装置中，利用试管容积体积和流量计累计量进行比对。采用比对法时标准精密流量计和在线流量计口径量程的不同都会影 响到比对的精度。现场校准一般使用电子天平和计时器，需要 借用在线流量计辅连的管道和关联的控制系统，校准时需要采 用现场人工计时，电子天平称重的方式，在测量过程中会产生一些较大的测量误差，同时对水流量的流量范围很难进行调 节，无法对流量计线性进行全量程校准。

 

下表是三种方法校准精度和优缺点对比表。

 

2 流量计在线校准装置设计

2.1 系统设计

设计原则是不拆卸在线质量流量计就能在线校准。校验装 置具有流量控制系统，流量可调范围（0～200）kg/h，稳态时瞬时 流量波动不大于±5%。校验装置自身带有电控系统。校准精度 满足 0.5%烟草加工工艺精度要求。

 

2.2 电控系统设计

PLC 选用西门子 S7- 300,CPU 型号选用 CPU315- 2PN/DP,电 源选用 PS307，数字量 DI 选用 321 系列,数字量 DO 选用 322 系 列，模拟量 AI 选用 331 系列，模拟量 AO 选用 332 系列，高速计 算模块选用 FM350 系列，外加变频器和操作屏等组成。

 

2.3 机械系统设计

机械类由计量泵、水箱、电磁三通阀、手动阀、节流阀、不锈 钢球阀、不锈钢快装接头组成。水箱要求储水量大于 25L，设注 水口、水泵接口、校验回流口、自循环回流口及排污口。与水泵 连接管路、回流管均采用采用 DN15 卡箍式快装接头，排污口设 计 DN25 手动排污阀。本装置结构上主要由柜体、台面、水箱、循 环系统部件及管路、在线流量计连接软管等组成。 测量设备主要有压力表、标准流量计、称重仪器。称重仪器 选用电子天平，电子天平量程为 50kg，检定分度值为 2g。 

 

3 工作原理

3.1 自循环系统 打开移动式流量控制装置电源，系统启动后，点击操作屏 装置电控系统启动按钮，标准精密质量流量计进口三通阀切换 到计量泵和水箱相通状态，电控系统按照监控操作屏设定频率 送给变频器，由变频器控制计量泵运行速度，计量泵从水箱抽 出的循环水流经电磁三通阀，再经自循环回流管路直接回流到水箱。节流阀作用为调节计量泵的出口水流速，防止小流量情况下变频器的低频率运行。压力表能监测管路压力。

3.2 称重法校准 

 

需要把在线流量计累积量信号接入电控 PLC 高速计数模 块中，在线流量计累积量是通过电控 PLC 进行计算。校准流量 点选择及要求。校准流量点为接近实际工作条件下的流量点，校准次数不少于 3 次。如果条件允许可分别在流量点上、下各 增加一个校准流量点，每个流量点校准次数不少于 3 次。 

 

用实际测量物料或水倒入移动式流量控制装置水箱，接料

容器放在电子天平上。关闭现场设备系统中在线流量计工作管 路前后手阀，使用 2 根软管把移动式流量控制装置流出、流入快 接头和在线质量流量计管道校准管道上的流入、流出快接头进 行对接，打开在线流量计和移动式流量控制装置的连通手阀。 启动移动式流量控制装置自循环系统，观察其自身系统是否工 作正常，管道、接头是否有泄露，观察液体流入接料容器电子天 平称重是否正常。启动移动式流量控制装置泵，给校准前流量 计管道中充满水，使得水流入称重系统的接料容器，停止移动 式流量控制装置泵。流量计零点的校验，使流过流量计的流量 为零，观察读取流量计的是否为 0 示值。启动泵，调整泵的速度，使得流量达到所设定的标准点流量值附近。称重水箱下的电子天平进行实时动态称重，电子天平通过网络数据传输把水实时 重量传输到电控 PLC。标准精密质量流量计水流量值通过网络 传输到电控 PLC，电控系统通过 PID 闭环控制变频器的频率，变频器控制计量泵的转速来控制水流量值达到设定的流量值。 

 

当水流达到设定的流量值稳态后，启动监控操作屏称重校 准按钮，PLC 自动记录开始计算电子天平和在线流量计流过水 累计量，当累积量达到要求时，PLC 自动记录在线流量计累积量 的测量值和电子天平累积量。标准点流量值不变，当下一次累 积量达到要求时，记录在线流量计累积量的测量值和电子天平累积量的标准值，重复次数不少于 3 次。通过计算现累计量和初始值累计量的差值计算此流量点的精度。调整泵的速度，使得流量达到所设定的下一个标准点流量值且流量稳定，重复上 述工作。通过比对电子天平水的称重量平均值和在线流量计水 的累积量平均值之间的误差来判断在线流量计精度是否在误 差范围内。

 

3.3 比对法校准 

 

比对法校准和称重法校准原理不同，比对法要求高，不同的 测量范围需要不同的标准精密质量流量计，一般只用于计量单位鉴定质量流量计使用。采用现场比对法校准，需要每次更换 流量计在线校准装置中标准质量流量计，标准流量计和现场匹 配度的流量计测量范围应匹配。比对校准前，把在线流量计累 积量脉冲信号接入电控 PLC 高速计数模块，通过电控 PLC 计算 高速计数模块脉冲信号，计算在线流量计的累积量。 

 

先把现场设备系统中在线流量计工作管路前后手阀关闭， 使得在线流量计管路和设备系统中管路截止，在使用两根软管 把在线流量计校准装置的进、出管路和设备中的在线质量流量 计接通。在监控操作屏上设定流过标准质量流量计的水流量 值，当按下比对启动按钮，齿轮泵与标准质量流量计相通，在线 流量计与水箱相通。齿轮泵从水箱抽出的水流经电磁三通阀、 标准质量流量计、手动阀、在线流量计、手动阀、电磁三通阀流回到水箱。标准质量流量计的水流量值通过网络反馈到电控系 统，电控系统通过 PID 闭环控制变频器的频率，当水流达到设 定的流量值稳态后，启动监控操作屏称重校准按钮，PLC 自动记 录开始计算标准质量流量计和在线流量计流过水累计量，当累 积量达到要求时，PLC 自动记录在线流量计累积量的测量值和 标准质量流量计累积量，标准点流量值不变，当下一次累积量 达到要求时，记录在线流量计累积量的测量值和标准质量流量 计累积量的标准值，重复次数不少于 3 次。通过计算现累计量 和初始值累计量的差值计算此流量点的精度。调整齿轮泵的速度，使得流量达到所设定的下一个标准点流量值且流量稳定， 重复上述工作。通过比对标准质量流量计的累积量平均值和在 线流量计水的累积量平均值之间误差值来判别在线流量计精 度是否在误差范围内。

 

4 精度计算

流量计示值误差计算

 

5 结论

在线流量计校准装置，该装置精度高、流量范围宽、灵活性 强，由于在线校准装置中有标准精密质量流量计，使得该装置又 具有在线比对校准功能，这样在线流量计校准具有比对校准和称重校准双重功能，能快捷、方便对在线电磁流量计和质量流量 计进行校准。