铁路罐车容积量传系统的研究

　　1　引　言

　　目前,我国有铁路罐车约11万辆,承担铁路约8%的货运任务。铁路罐车的容积是企业间贸易结算的依据,根据容积确定的准装高度范围值是铁路罐车装载的依据。铁路罐车现行的检定方法为几何测量法,通过测量罐体的特征尺寸计算出铁路罐车的容积表(液位和对应容积值的数据表格),容积值的扩展不确定度为4×10-3(k=2)[1]。

　　本文研究了建立铁路罐车容积量传系统,采用高准确度的标准金属量器组(或流量计)向铁路罐车中注水,通过修正得出铁路罐车的容积表,容积值的扩展不确定度为2×10-3(k=2)[2~4]。铁路罐车容积量传系统相比几何测量法检定准确度高[5, 6]。

　　2　铁路罐车容积量传系统的原理

　　铁路罐车容积量传系统分为两个子系统:标准金属量器检定子系统和流量计检定子系统[7, 8]。标准金属量器检定子系统是将二等标准金属量器(以下简称标准量器)以组合的方式分次向铁路罐车中注水,分别测量标准量器内和铁路罐车中水的温度,通过温度和体膨胀系数修正,累计注入铁路罐车中水的体积,同时用磁致伸缩液位计测量铁路罐车中水的液位,得到铁路罐车的容积表,实现对铁路罐车容积的量值传递。标准金属量器检定子系统检定铁路罐车容积流程图如图1所示。铁路罐车的容积值按式(1)计算:

　　流量计检定子系统是工作介质水经流量计连续或间断注入铁路罐车中,分别测量流量计处水的温度、压力和铁路罐车中水的温度,通过温度、压力、体膨胀系数和压缩系数修正,累计注入铁路罐车中水的体积,同时用磁致伸缩液位计测量铁路罐车中水的液位,得到铁路罐车的容积表,实现对铁路罐车容积的量值传递。流量计检定子系统检定铁路罐车容积的流程图如图2所示。

　　铁路罐车的容积值按式(2)计算:

　　3　系统设计

　　3·1　比较法对铁路罐车容积进行量值传递

　　考虑国际建议R80的技术要求,研究比较法对铁路罐车容积进行量值传递。标准金属量器检定子系统主要由液源系统、溢流水箱、标准量器组、磁致伸缩液位计、管路系统、自动控制系统等组成,标准量器组有9个,规格分别为5 L、10 L、20 L、50 L100 L、200 L、500 L、1 000 L、2 000 L,其最大允许误差为2·5×10-4,该子系统的测量不确定度为8×10-4(k=2)。流量计检定子系统主要由液源系统、活塞式体积管、流量计、流量调节系统、管路系统、自动控制系统等组成,流量计为容积式,其重复性为3×10-4、最大允许误差为0. 1%,该子系统的测量不确定度为1·5×10-3(k=2)。

　　3·2　标准量器的放水阀自动开关

　　标准量器的放水阀门设计为电磁阀,自动控制其开关,改变了传统的手动方式,在检定的过程中,不需要检定人员在现场手动开关放水阀,提高了检定效率。