浮子式液位计原位校准误差修正

从校准装置和校准原理可知,浮子式液位计原位校准装置测量的主要误差来源于以下几个方面:顶板倾斜造成的误差、测距轴线与铅垂线不平行造成的误差、温度影响产生的误差。下文针对这三方面的因素逐一进行分析。

一、顶板倾斜误差及修正方法

如图1所示,浮球提升装置的顶板在升高过程中会发生倾斜,导致高度值测量存在误差。为了真实地模拟浮子随液面升降的变化,顶板应保持水平,浮子在上下移动过程中才能保持垂直滑动。但是由于提升装置的做工误差、液位计导杆不垂直等原因导致顶板发生倾斜,因此,应根据顶板的倾斜量对高度值进行补偿,减小由于顶板倾斜带来的误差。

图1 提升装置顶板倾斜误差

修正方法如下:设倾斜前与倾斜后顶板之间的夹角为β,再根据棱镜中心至浮子中心的距离L由式(1)求得顶板倾斜误差γ。

γ=L×sinβ(1)

二、测距轴线与铅垂线不平行误差及修正方法

液位计测量的对象为液面的高度,液体表面属于重力面,故浮子在液位计导杆上自由升降线为铅垂线,因此测距轴线也应与铅垂线方向平行。如果测距轴线与铅垂线存在夹角,则应对高度值进行倾斜改正。

图2 测距轴线倾斜误差

由图2得出,当测距轴线与铅垂线不重合时,导致液面高度H测量不准确,即二者之间存在差值Δ,具体修正公式如式(2)。

Δ=L-H=L-Lcosα(2)

式(2)中,未知数α指测距轴线与铅垂线的倾斜角,通过在测距仪内部安装二维电子倾斜仪进行测量并计算,从而求得差值Δ。

三、温度造成的误差影响及修正方法

在现场测量过程中,浮子式液位计导杆受到环境温度影响发生热胀冷缩,故在实际测量之前,需对环境温度进行测量,并对最终测量结果修正。

浮子式液位计导杆的热胀冷缩程度与导杆材质有关,在实际应用中,以普通船用钢最为常见,故修正公式为

Lt=Lc×[1+α(t-tc)](3)

式中:Lt——经温度修正后的导杆长度,m;Lc——浮子式液位计原位校准时的导杆长度,m;t——实际运用过程中的测量温度,℃;tc——浮子式液位计原位校准时的温度,℃;α——导杆材料的线膨胀系数,α=0.000012/℃。

浮子式液位计现场校准是一项具有创新性的工作,液位计数值测量的精确与否直接影响到贸易交接,所以我们要充分分析存在的误差,把误差降到最小。上述修正方式较为全面,但由于浮子式液位计校准技术的不断进步,具体问题还要具体分析。

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