燃油加油機(jī)作為油品貿(mào)易結(jié)算的強(qiáng)制檢定計(jì)量器具，其計(jì)量準(zhǔn)確關(guān)系著經(jīng)營(yíng)者和消費(fèi)者的合法權(quán)益。在 JJG 443-2006《燃油加油機(jī)》檢定規(guī)程中提出影響加油機(jī)檢定的兩個(gè)關(guān)鍵問題 [1]：一是油的溫度測(cè)量問題；二是加油槍流量測(cè)量問題。傳統(tǒng)的燃油加油機(jī)主要采用容量比較法進(jìn)行，即燃油加油機(jī)向標(biāo)準(zhǔn)金屬量器加入定量油品，人工讀取液位高度，秒表手動(dòng)測(cè)量注油全過(guò)程時(shí)間，并在計(jì)量頸內(nèi)放置溫度計(jì)來(lái)人工讀取油槍口溫度和標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)油品的平衡溫度，再通過(guò)人工計(jì)算得到標(biāo)準(zhǔn)容積，與燃油加油機(jī)示值進(jìn)行比較計(jì)算。傳統(tǒng)的檢定模式存在如下缺點(diǎn)：1）液位值采用人工肉眼讀取，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差，且安全性和可靠性低；2）流量測(cè)量方法是根據(jù)燃油加油機(jī)的全量程體積值與加油時(shí)間之比來(lái)計(jì)算，由于秒表計(jì)時(shí)受人為因素影響較大，且加油起始和結(jié)束階段流量不穩(wěn)定，導(dǎo)致所得到的流量數(shù)值與實(shí)際誤差較大，甚至可能影響檢定結(jié)果；3）溫度測(cè)量多采用水銀溫度計(jì)或數(shù)字溫度計(jì)進(jìn)行全進(jìn)式或半進(jìn)式操作，出口溫度測(cè)量受環(huán)境溫度影響大，誤差大且沒有防爆設(shè)計(jì)。因此，本文設(shè)計(jì)了一種通過(guò)磁致伸縮液位傳感器新型燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定系統(tǒng)，本質(zhì)安全可以在加油站使用，對(duì)燃油加油機(jī)檢定中的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)記錄，并實(shí)現(xiàn)加油機(jī)油槍出口溫度、標(biāo)準(zhǔn)器內(nèi)溫度、體積和流量等參數(shù)的自動(dòng)采集測(cè)量、計(jì)算等功能，并在檢定完成后，自動(dòng)處理和顯示結(jié)果，自動(dòng)生成原始記錄。其可降低人工操作的繁瑣程度，提高檢定效率，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，有效提高計(jì)量檢定準(zhǔn)確度。
1 燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置硬件結(jié)構(gòu)中油品從進(jìn)油口進(jìn)入后，經(jīng)由導(dǎo)油管注入底部，注油過(guò)程中由油品飛濺引起的氣泡大量減少，有效減少檢定人員等待時(shí)長(zhǎng)。液位傳感器固定在溢油罩上，可防止油品濺出，影響計(jì)量準(zhǔn)確度。兩路溫度傳感器測(cè)量加油機(jī)油槍出口溫度和標(biāo)準(zhǔn)量器內(nèi)油品的平衡溫度，準(zhǔn)確、安全且可靠。
1.1 液位傳感器
油品液位計(jì)量采用磁致伸縮液位傳感器，其工作原理是利用兩個(gè)不同的磁場(chǎng)相交使波導(dǎo)管發(fā)生波導(dǎo)扭曲，產(chǎn)生超聲波信號(hào)，然后通過(guò)計(jì)算檢測(cè)時(shí)間即可得到動(dòng)磁鐵的準(zhǔn)確位置。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)容器的高度，20 L 罐體搭配量程 0~510 mm 的測(cè)量桿，50 L罐體搭配量程 0~670 mm 的測(cè)量桿；由于燃油具有腐蝕性，測(cè)量桿應(yīng)為厚壁、耐腐蝕的不銹鋼管材；直徑為 10 mm，在考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度情況下盡可能小，以滿足分度容積的要求；浮球?yàn)閳A柱體，半徑 10 mm，高 30 mm。
1.2 防爆
燃油加油機(jī)檢定過(guò)程在加油站內(nèi)進(jìn)行，由于加油站是經(jīng)營(yíng)易燃易爆危險(xiǎn)品的場(chǎng)所，需要防火、防爆、防雷以及防靜電等，安全工作要求高，因此燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定裝置在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮在加油站內(nèi)（即危險(xiǎn)區(qū)）的硬件防爆設(shè)計(jì)，包括元件防爆和電路防爆等。電路防爆通過(guò)安全柵實(shí)現(xiàn)，在輸入、輸出和電源三方之間形成電氣隔離，可以達(dá)到限能的目的。安全柵放置在顯示控制箱中，顯示控制箱采用隔爆型防爆箱，通過(guò)接線電纜與外部設(shè)備連接。接線電纜只需要本安電纜，不需采用防爆管連接，整套裝置更加輕便、靈活。數(shù)據(jù)處理在上位機(jī)進(jìn)行，置于安全區(qū)，兩者之間為無(wú)線通信。
燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定系統(tǒng)中的溫度傳感器和磁致伸縮傳感器采用間隙隔爆的原理，將可能產(chǎn)生電火花、電弧等的電路都密封于電子頭。當(dāng)腔內(nèi)產(chǎn)生高溫高壓氣體時(shí)，可通過(guò)接合面間隙減溫減壓，將爆炸的能量隔絕在腔體內(nèi)部，無(wú)法傳導(dǎo)到腔外，保證安全。
2 燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定系統(tǒng)檢定流程
燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定系統(tǒng)進(jìn)行燃油加油機(jī)檢定時(shí)的實(shí)施流程是上位機(jī)發(fā)送開始檢測(cè)命令，在注油口開始人工注油，磁致伸縮傳感器和兩路溫度傳感器同時(shí)啟動(dòng)，并實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)至測(cè)量終端，具體流程如下。
1）采用注油中段測(cè)量法，即取磁致伸縮傳感器到達(dá)滿量程 1/5 位置到 4/5 位置之間的體積和注油時(shí)間，來(lái)計(jì)算注油過(guò)程的流量，區(qū)別傳統(tǒng)的采用全段計(jì)量流量的方法，可以有效避免加油起始和結(jié)束階段流量不穩(wěn)定帶來(lái)的誤差，同時(shí)軟件自動(dòng)化操作可以有效避免人工秒表計(jì)時(shí)的操作誤差。
2）多次試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)在磁致伸縮傳感器到達(dá)滿量程 2/5 位置、3/5 位置、4/5 位置時(shí)，各采集一次油槍出口溫度，并取平均值作為最終結(jié)果能較好地反映全量程的溫度情況。
3）當(dāng)磁致伸縮傳感器變化小于 2 mm/s 時(shí)，認(rèn)為注油過(guò)程已結(jié)束，為了等待油沫和氣泡消失，需延遲一定時(shí)間讀數(shù)。延遲時(shí)間到達(dá)后，每隔 3 s 讀取一次量器內(nèi)油溫，共讀取三次，并取平均值作為最終結(jié)果，同時(shí)讀取磁致伸縮傳感器輸出數(shù)據(jù)以計(jì)算體積等參數(shù)。
3 數(shù)據(jù)處理
3.1 溫度參數(shù)
油槍出口溫度和量器內(nèi)油溫各測(cè)量記錄三次，取平均值作為測(cè)量結(jié)果。
3.2 流量
已知標(biāo)準(zhǔn)量器注油從磁致伸縮傳感器的滿量程1/5 位置至 4/5 位置時(shí)，油體的體積為 V，注油時(shí)間經(jīng)測(cè)量為 t，則流量 Q = V/t。
3.3 體積
檢定過(guò)程得到磁致伸縮傳感器輸出的液位高度，經(jīng)過(guò)以下過(guò)程得到體積值：將傳感器輸出的線性信號(hào)轉(zhuǎn)換為浮球距離零位值的高度；由于磁致伸縮傳感器的浮球是用水進(jìn)行標(biāo)定的，對(duì)高度值進(jìn)行油體密度修正；根據(jù)計(jì)量頸的分度容積，將高度值轉(zhuǎn)化為體積值；最后根據(jù)油槍口處油溫和量器內(nèi)的油溫，進(jìn)行溫度修正得到實(shí)際體積。
1）由于磁致伸縮傳感器輸出的值是線性的數(shù)字信號(hào)，通過(guò)一階參數(shù)修正轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)傳感器的浮球距離零位值的長(zhǎng)度。
2）根據(jù)浮力公式 F = ρgv，由于被測(cè)液體跟水存在密度差異，在浮球中來(lái)個(gè)相同時(shí)，浮球排開的體積必然不同，因此必須作出修正。
4 試驗(yàn)驗(yàn)證
應(yīng)用本文燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定系統(tǒng)裝置測(cè)量某加油站加油機(jī)，可顯示檢定過(guò)程實(shí)時(shí)信息和參數(shù)，檢定完成后可顯示油品體積、誤差和重復(fù)性等參數(shù)，系統(tǒng)操作方便、簡(jiǎn)潔。
5 結(jié)語(yǔ)
本文設(shè)計(jì)的燃油加油機(jī)自動(dòng)檢定系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的檢定模式具有如下優(yōu)點(diǎn)和改進(jìn)。
1）測(cè)量過(guò)程和數(shù)據(jù)處理無(wú)需大量人工操作，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度，同時(shí)保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，有效提高了檢定準(zhǔn)確度。
2）采用磁致伸縮傳感器測(cè)量油體液位，相較于人眼識(shí)別，提高了測(cè)量準(zhǔn)確度。
3）取磁致伸縮傳感器到達(dá)滿量程 1/5 位置到4/5 位置之間的體積和注油時(shí)間，來(lái)計(jì)算注油過(guò)程的流量，可以有效避免人工秒表計(jì)時(shí)的操作誤差以及加油起始和結(jié)束階段流量不穩(wěn)定帶來(lái)的誤差。
4）液位高度處理算法可以避免磁致伸縮傳感器帶來(lái)的浮球密度誤差和溫度誤差等，提高裝置的準(zhǔn)確度。
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