专利名称：一种水表检定装置及检定方法
技术领域：
本发明涉及一种水表检定装置及检定方法。
背景技术：
小口径水表测定装置是水流量标准装置的一种，其准确度、试验段安装要求和标准器量的配置按用户水表来配置，口径满足DN25以下的水表,一般米用启停法,水表和标准器均由人工抄读。由于家用水表的流量范围度Q3Ai1 —般可达100，比一般流量计要大的多，同时户用水表较多地灌注小流量下的计量性能，分界流量Q2和最小流量Q1的值均比较小。在首次检定和出厂检验时，水表国家计量检定规程和国家标准均要求对这些流量点进行示值误差检定。启停法检定时，为消除复合式惯性影响，检定用水量规定不小于检定分格值的200 倍。受水表检定分格值设计的限制，为达到法制计量的测量不确定度要求，分界流量Q2和最小流量下Q1的检定时间会很长，再加上标准器的水位稳定时间、读数时间和放水控制时间，以及三个检定流量点的切换无连贯性，目前制造企业和水表检定站对小口径水表的检定工作效率很低。长期以来，国内水表制造企业和水表检定站采用串联检表来一定程度地解决这个问题，串联式启停法容积式水表检定装置是一种典型的在用产品，准确度等级为O. 2级，标准器为一组量限大小不同的工作量器。装置操作特点是人工在试验前后对稳定静止后的水表和标准器进行读数，每个流量点的示值误差检定是独立而不连续的。分析目前现有的水表检定装置及方法，其工作效率和能效得用方面存在几个问题I、常规的水表检定装置用收集法将流经被检水表的水集中到工作量器或秤内，工作量器或秤的值就是标准流量值，这是一种事后计算、被动产生的标准值；2、检定时间长，以DN15、Q3=2. 5，Q3Ai1=IOO的水表为例，最小流量下的检定至少需20分种，检定最小流量Q1、分界流量Q2、常用流量Q3三个流量点的纯检定时间约43分钟；非检定时间也需要几分钟时间，这个时间包括安装时间、流通排气时间、水表启停读数时间、检定流量点切换时间；3、常规的水表检定装置用容器稳压法或溢流稳压法，这是一种需要专门稳压装备的方法，为了取得稳压效果和试验压力，能源利用率不高，同时也需要较大的水池或水箱；4、常规的水表检定装置对水表是人工读数，抄读自动化程度低、劳动强度高、工作效率低；5、常规的水表检定装置对水表检定点的切换一般是停顿式的，包括排气也是如此；这是由于标准器的读数需要静态读，这样即使是动态检定，也会稳定一段时间。这样低的工作效率导致一些检定站和水表生产厂购买大量的水表串联台装置，在检定和校验工作中有盲目减少用水量行为，冒着计量失准的风险来保持生产效率和检定效率。近年来，人力资源日趋紧张、成本上升，检定员工的不稳定和费用的增长更加剧了这一现象。
自上世纪九十年代起，各企业在水表全国统一设计型式的基础上进行了设计改变，形成了型式繁多的产品。由于国内水表产品与生产、装配、校验设备的设计并不是同时进行、彼此兼顾的，所以通用型的、低效率的检定装置和检定方式未得到根本改变。流量计标定或检定常用的标准表法是提高水表校验的有效方法，国内部分装置采用的双时间法原理的方法提高了水表的检定效率，但由于水表的流量范围较宽，标准表的型式选择与稳定性也是个难题。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能主动产生流量标准值、不需要配置水泵和稳压设备、能源利用率较高的水表检定装置。本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种上述水表检定装置的检定方法。·本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为该水表检定装置，其特征在于包括动力驱动机构；与动力驱动机构连接的、能在动力驱动机构驱动下作往复运动的活塞系统；活塞系统的出水口连接一出水阀的进水口，该出水阀的出水口通过第一管道与被检水表相连，被检水表包含多台，且互相串接；最后一台被检水表的出口通过第二管道与水槽的进水口相连，水槽的出水口连接过滤器的进水口，过滤器的出水口连接进水阀的进水口，进水阀的出水口与活塞系统的进水口相连；用于读取被检水表读数的读数装置；控制装置，与动力驱动机构、出水阀、进水阀、读数装置相连，该控制装置内保存有所述活塞系统的系统参数，能根据检测流量需要输出相应动力控制信号给所述动力驱动机构以驱动活塞系统的往复运动，同时还能根据动力驱动机构的运行参数和所述活塞系统的系统参数计算出流经被检水表的标准流量值，然后将该标准流量值与读数装置读取的读数进行比较，控制装置计算的标准流量值与读数装置读取的读数之差即为被检水表的示值误差。作为改进，所述第二管道上设置有管道切换阀。现有的水表检定装置对水表检定点的切换一般是停顿式的，包括排气也是如此。这是由于标准器的读数需要静态读，这样即使是动态检定，也会稳定一段时间。本发明在第二管道上设置有管道切换阀，对流量点的切换是连续式的，即一个点检完后立即切换至另一个检定流量点，只要控制装置控制动力驱动机构等待必要的稳定时间。另外，本发明由于是主动式产生标准流量，所以可以通过操作软件在活塞系统的有效行程体积内，设定好排气时间和流量，设定好试验流量点、试验次数和间隔稳定时间，就实现全自动完成水表的全部流量点的示值误差检定或者所需要的试验。再改进，所述第二管道上设置流量调节阀。再改进，所述第二管道上设置有浮子流量计。再改进，多台被检水表设置在同一检测平台上，所述读数装置包括设置在所述检测平台一侧的能在外力驱动下上升和下降的升降杆，该升降杆上活动设置有多个分别与多台被检水表相对应的万向米样罩，该万向米样罩内设置有光电传感器。本发明对串联水表的读数采用了升降杆和万向采样罩，能快速、同时、准确地将与串联水表对应的光电传感器落到有效采样区域，不会受水表加工一致性和安装水平度不好的影响。抄读自动化程度高，有效提高了 工作效率。作为优�。龆η拱ú浇缁图跛倩�。用步进电机和减速机驱动活塞系统属于容积式工作原理，推进速度乘以运行间隔时间即为标准体积，原理简单可靠。为解决最大试验流量5m3/h下的推力和压力稳定性，本发明配置了减速机，保证最大试验流量的稳定，同时也控制了装置运转的噪声。再改进，第一台被检水表的进水口处设置有第一温度传感器和第一压力传感器，最后一台被检水表的出水口处设置有第二温度传感器和第二压力传感器，第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器和第二压力传感器均与所述控制装置相连。所述活塞系统包括活塞缸，S封活动设直在活塞缸内的活塞，与动力驱动机构输出轴连接的丝杆，丝杆与活塞连接。活塞系统是本发明装置中的重要部件，可以根据流量范围和步进电机的参数，确定活塞缸的直径和长度。活塞缸及活塞在车制后还应进行热处理，精磨、镀铬、精测，这样保证活塞缸及活塞长期浸泡在水中不变形、不受水腐蚀。活塞系统全量程的直径用三坐标仪测试相差在万分之二以内。活塞与活塞缸间采用双层密封，可靠性好。作为改进，所述活塞缸上与活塞连接一侧设置有泄漏监测孔，可供目视监控，所述活塞缸上与活塞连接相对的一侧设置有排气孔。较好的，所述控制装置包括一 P L C控制器及与P L C控制器相连的显示器，也可以为一具有显示屏的计算机。本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为采用上述结构的水表检定装置的水表检定方法为，控制装置根据检测流量需要输出相应动力控制信号给所述动力驱动机构以驱动活塞系统的往复运动，同时根据动力驱动机构的运行参数和所述活塞系统的系统参数计算出流经被检水表的标准流量值，然后将该标准流量值与读数装置读取的读数进行比较，控制装置计算的标准流量值与读数装置读取的读数之差即为被检水表的示值误差。与现有技术相比，本发明的优点在于I、本发明中，控制装置通过动力驱动机构驱动活塞系统，使活塞系统产生标准流量的水流通过被检水表，这是一种主动产生的标准值；2、标准流量的水流依靠动力驱动机构产生，不再需要另外的水泵和稳压设备，整个试验过程中水压恒定，试验水压依据串联水表的压力损失和控制阀在一个范围内任意选择，能符合规程标准规定的(O. 03 l)MPa范围，并且水槽内的水只需稍大于活塞系统的有效体积的水量即可，因此水槽可以很小，也便于做一些水温控制措施。
图I为本发明实施例中水表检定装置的结构原理图。图2为本发明实施例中检测平台与读数装置的结构示意图(升降杆下降状态)；
图3为本发明实施例中检测平台与读数装置的结构示意图(升降杆上升状态)。
具体实施例方式以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。如图I所示的水表检定装置，其包括动力驱动机构I，该动力驱动机构I包括步进电机和减速机；与动力驱动机构I连接的、能在动力驱动机构I驱动下作往复运动的活塞系统2，活塞系统2包括活塞缸21，密封活动设置在活塞缸21内的活塞22，与动力驱动机构I输出轴连接的丝杆23，丝杆23与活塞22连接，活塞缸21上与活塞22连接一侧设置有泄漏监测孔24，所述活塞缸21上与活塞22连接相对的一侧设置有排气孔25 ；活塞系统2的出水口连接一出水阀3的进水口，该出水阀3的出水口通过第一管 道与被检水表4相连，被检水表包含多台，且互相串接，本实施例中被检水表有10台，多台被检水表设置在同一检测平台17上；最后一台被检水表的出口通过第二管道与水槽5的进水口相连，水槽5的出水口连接过滤器6的进水口，过滤器6的出水口连接进水阀7的进水口，进水阀7的出水口与活塞系统2的进水口相连；第二管道上设置有管道切换阀10、流量调节阀11、浮子流量计12 ；本实施例中，活塞系统2的进水口和出水口为同一个；用于读取被检水表4读数的读数装置8，，所述读数装置8包括设置在所述检测平台17 —侧的能在外力驱动下上升和下降的升降杆81，该升降杆81上活动设置有多个分别与多台被检水表相对应的万向采样罩82，万向采样罩82能在外力驱动下沿着升降杆81做万向调节，该万向采样罩82内设置有光电传感器83 ;参见图2、3所示；控制装置9，控制装置9包括一 PLC控制器及与PLC控制器相连的显示器，与动力驱动机构I、出水阀3、进水阀7、读数装置8相连，该控制装置9内保存有所述活塞系统2的系统参数，能根据检测流量需要输出相应动力控制信号给所述动力驱动机构I以驱动活塞系统2的往复运动，同时还能根据动力驱动机构I的运行参数和所述活塞系统2的系统参数计算出流经被检水表4的标准流量值，然后将该标准流量值与读数装置8读取的读数进行比较，控制装置9计算的标准流量值与读数装置8读取的读数之差即为被检水表4的不值误差。另外，10台被检水表中，第一台被检水表的进水口处设置有第一温度传感器13和第一压力传感器14，最后一台被检水表的出水口处设置有第二温度传感器15和第二压力传感器16，第一温度传感器13、第一压力传感器14、第二温度传感器15和第二压力传感器16均与所述控制装置9相连。上述装置检定水表的方法为控制装置9根据检测流量需要输出相应动力控制信号给所述动力驱动机构I以驱动活塞系统2的往复运动，同时根据动力驱动机构I的运行参数和所述活塞系统2的系统参数计算出流经被检水表4的标准流量值，然后将该标准流量值与读数装置8读取的读数进行比较，控制装置9计算的标准流量值与读数装置8读取的读数之差即为被检水表4的示值误差。具体的操作为检定前，水槽5中的水经过滤器6过滤后流向活塞缸的内腔内，在控制装置9内设定好活塞一个有效行程下所有流量校验点、校验用水量、流量点切换稳定时间、排气(开始稳流)体积。试验开始后，控制装置9按活塞缸直径等参数，指令步进电机以某一速度(即流量)带动丝杆旋转，丝杆旋转驱动活塞向前运动，活塞向前运动的体积“挤”出的水，流经被检水表(串联10台，串联数量根据压力损失和装置总长所限而定)，水表读数由光电传感器(可以选择纤维传感器或激光传感器)对准指示始动流量的梅花指针读出。当试验体积达到预设的体积数(对应梅花指针的脉冲数)时，对应活塞运动的体积为相应时间乘以活塞行程速度得到标准流量值，将该标准流量值与读数装置读取的读数进行比较，控制装置计算的标准流量值与读数装置读取的读数之差即为被检水表的示值误差，并通过显示屏显示第一个流量点 下各个位置水表的示值误差；然后切换至下一个流量点，当达到稳定时间后开始校验，重复以上过程，直至活塞运行完其有效容积，完成所有设定流量点的检定或校验。控制装置即时记录步进电机转速、时间等状态参数按既定的数学模型计算即可得到标准流量值，按光电传感器所测得水表的脉冲数乘以齿轮传动比系数得到水表的体积，两者相比得到水表的示值误差。
权利要求
1.一种水表检定装置，其特征在于包括 动力驱动机构(I)； 与动力驱动机构(I)连接的、能在动力驱动机构(I)驱动下作往复运动的活塞系统(2)； 活塞系统(2)的出水口连接一出水阀(3)的进水口，该出水阀(3)的出水口通过第一管道与被检水表(4)相连，被检水表包含多台，且互相串接； 最后一台被检水表的出口通过第二管道与水槽(5)的进水口相连，水槽(5)的出水口连接过滤器(6)的进水口，过滤器(6)的出水口连接进水阀(7)的进水口，进水阀(7)的出水口与活塞系统(2)的进水口相连； 用于读取被检水表(4)读数的读数装置(8)； 控制装置(9)，与动力驱动机构(I)、出水阀(3)、进水阀(7)、读数装置(8)相连，该控制装置(9)内保存有所述活塞系统(2)的系统参数，能根据检测流量需要输出相应动力控制信号给所述动力驱动机构(I)以驱动活塞系统(2)的往复运动，同时还能根据动力驱动机构(I)的运行参数和所述活塞系统(2)的系统参数计算出流经被检水表(4)的标准流量值，然后将该标准流量值与读数装置(8)读取的读数进行比较，控制装置(9)计算的标准流量值与读数装置(8)读取的读数之差即为被检水表(4)的示值误差。
2.根据权利要求I所述的水表检定装置，其特征在于所述第二管道上设置有管道切换阀(10)。
3.根据权利要求I所述的水表检定装置，其特征在于所述第二管道上设置流量调节阀(11)。
·3.根据权利要求I所述的水表检定装置，其特征在于所述第二管道上设置有浮子流量计(12) ο
4.根据权利要求I所述的水表检定装置，其特征在于多台被检水表设置在同一检测平台上，所述读数装置(8)包括设置在所述检测平台一侧的能在外力驱动下上升和下降的升降杆(81)，该升降杆(81)上活动设置有多个分别与多台被检水表相对应的万向采样罩(82),该万向米样罩(82)内设置有光电传感器(83)。
5.根据权利要求I所述的水表检定装置，其特征在于所述动力驱动机构(I)包括步进电机和减速机。
6.根据权利要求I所述的水表检定装置，其特征在于第一台被检水表的进水口处设置有第一温度传感器(13)和第一压力传感器(14)，最后一台被检水表的出水口处设置有第二温度传感器(15)和第二压力传感器(16)，第一温度传感器(13)、第一压力传感器(14)、第二温度传感器(15)和第二压力传感器(16)均与所述控制装置(9)相连。
7.根据权利要求I 6中任意一项权利要求所述的水表检定装置，其特征在于所述活塞系统(2)包括活塞缸(21)，密封活动设置在活塞缸(21)内的活塞(22)，与动力驱动机构(I)输出轴连接的丝杆(23)，丝杆(23)与活塞(22)连接。
8.根据权利要求7所述的水表检定装置，其特征在于所述活塞缸(21)上与活塞(22)连接一侧设置有泄漏监测孔(24)，所述活塞缸(21)上与活塞(22)连接相对的一侧设置有排气孔(25)。
9.根据权利要求I所述的水表检定装置，其特征在于所述控制装置(9)包括一P LC控制器及与P L C控制器相连的显示器。
10.一种如权利要求I所述水表检定装置的水表检定方法，其特征在于控制装置(9)根据检测流量需要输出相应动力控制信号给所述动力驱动机构(I)以驱动活塞系统(2)的往复运动，同时根据动力驱动机构(I)的运行参数和所述活塞系统(2)的系统参数计算出流经被检水表(4)的标准流量值，然后将该标准流量值与读数装置(8)读取的读数进行比较，控制装置(9)计算的标准流量值与读数装置(8)读取的读数之差即为被检水表(4)的不值误差。
全文摘要
本发明涉及一种水表检定装置及检定方法，其中水表检定装置包括动力驱动机构(1)；与动力驱动机构(1)连接的、能在动力驱动机构(1)驱动下作往复运动的活塞系统(2)；活塞系统(2)的出水口通过出水阀(3)与被检水表(4)相连，被检水表出口与水槽(5)相连，水槽通过进水阀(7)与活塞系统(2)相连；读数装置(8)；控制装置(9)，与动力驱动机构(1)、出水阀(3)、进水阀(7)、读数装置(8)相连。与现有技术相比，本发明的中，控制装置通过动力驱动机构驱动活塞系统，使活塞系统产生标准流量的水流通过被检水表，这是一种主动产生的标准值；不再需要另外的水泵和稳压设备，整个试验过程中水压恒定。
文档编号G01F25/00GK102914349SQ201210444529
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月8日 优先权日2012年11月8日
发明者林志良, 钱光, 罗艳 申请人:宁波东海仪表水道有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
