飛機(jī)加油車流量計(jì)在線檢定技術(shù)研究

羅耿，王欣，劉波，于強(qiáng)，張小凡

（北京航空工程技術(shù)研究中心，北京 100076）

飛機(jī)加油車是用于在機(jī)場(chǎng)外場(chǎng)對(duì)各類飛機(jī)進(jìn)行燃料油加注的油料裝備，裝載加注油品為航空煤油或噴氣燃料，具有油料質(zhì)量和計(jì)量準(zhǔn)確性要求高的特點(diǎn)。根據(jù)調(diào)研情況，目前飛機(jī)加油車車載流量計(jì)主要為容積式刮板流量計(jì)，小部分裝配羅茨流量計(jì)或腰輪流量計(jì)，大部分流量計(jì)為進(jìn)口，近期新購(gòu)置加油車開始裝配國(guó)產(chǎn)流量計(jì)，準(zhǔn)確度均為0.2%。按照J(rèn)JG 667-2010《液體容積式流量計(jì)》檢定規(guī)程，此類高精度容積式流量計(jì)檢定周期為半年。加之機(jī)場(chǎng)飛機(jī)加油車數(shù)量較多，因此流量計(jì)檢定工作需求量較大，檢定工作頻繁。

本文針對(duì)飛機(jī)加油車流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定業(yè)務(wù)需求，研究了容積式流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)在線檢定技術(shù)，設(shè)計(jì)出規(guī)范、通用的現(xiàn)場(chǎng)在線檢定系統(tǒng)，滿足了飛機(jī)加油車流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)檢定工作需求，提高了機(jī)場(chǎng)油料流量計(jì)量檢定工作效率。

1 無(wú)法定期送檢的主要原因

我國(guó)大部分流量計(jì)量?jī)x表采用將被檢流量計(jì)從實(shí)際使用系統(tǒng)拆下，送至檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定，即離線檢定的方式。離線檢定方式存在一些不足，使得其不適用于機(jī)場(chǎng)油料保障行業(yè)的特殊情況，并在一定程度上影響了流量計(jì)的及時(shí)、準(zhǔn)確、有效檢定。飛機(jī)加油車車載流量計(jì)安裝于機(jī)動(dòng)油料裝備，不便于經(jīng)常拆卸送檢，主要原因如下。

1.1 影響機(jī)場(chǎng)日常油料保障

飛機(jī)加油車流量計(jì)檢定周期為半年，平均每批次流量計(jì)送檢需耗時(shí)30天左右，且大多數(shù)機(jī)場(chǎng)距檢定實(shí)驗(yàn)室較遠(yuǎn)，每半年拆裝送檢流量計(jì)，會(huì)對(duì)機(jī)場(chǎng)日常和應(yīng)急油料保障工作造成較大影響。

1.2 影響機(jī)場(chǎng)安全作業(yè)

機(jī)場(chǎng)在用流量計(jì)主要用于計(jì)量航空煤油等易燃易爆介質(zhì)，拆裝流量計(jì)的過程中會(huì)出現(xiàn)油料的跑冒滴漏的現(xiàn)象，且送檢完成自行安裝后不易保證流量計(jì)連接處的密封性，流量計(jì)的拆裝過程難免會(huì)造成安全隱患，且會(huì)污染環(huán)境，又會(huì)造成少量的油料損耗。

1.3 檢定環(huán)境差異影響檢定結(jié)果準(zhǔn)確性

流量計(jì)拆卸送至試驗(yàn)室檢定，一般不會(huì)用油進(jìn)行檢定，被測(cè)介質(zhì)、溫度、壓力、安裝等參數(shù)與實(shí)際作業(yè)時(shí)的工作條件差別很大，且在飛機(jī)加油車實(shí)際工作過程中，會(huì)引入振動(dòng)等因素，在實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下檢定合格的流量計(jì)，并不能充分保證實(shí)際作業(yè)時(shí)的準(zhǔn)確度。

1.4 影響油品質(zhì)量

飛機(jī)用航空煤油對(duì)油品質(zhì)量要求較高，油品中水分、雜質(zhì)、顆粒物等含量均有較高標(biāo)準(zhǔn)要求。流量計(jì)拆裝及實(shí)驗(yàn)室檢定過程中，以及用水等介質(zhì)通過流量計(jì)檢定時(shí)，水份雜質(zhì)會(huì)附著在流量計(jì)中，再次使用時(shí)會(huì)對(duì)飛機(jī)加油車油料造成污染，影響飛機(jī)加油車加注油料的質(zhì)量。

1.5 水檢會(huì)銹蝕流量計(jì)

目前我國(guó)大多數(shù)流量計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)均采用水為介質(zhì)進(jìn)行檢定，檢定過的流量計(jì)如不及時(shí)進(jìn)行清理維護(hù)，極易形成流量計(jì)內(nèi)部銹蝕，影響流量計(jì)的計(jì)量性能，甚至毀壞流量計(jì)。頻繁拆裝送檢流量計(jì)，也會(huì)影響流量計(jì)的使用壽命和計(jì)量準(zhǔn)確度，且可能損壞流量計(jì)及其附件。

1.6 檢定費(fèi)用問題

流量計(jì)的送檢需要一定的費(fèi)用，但目前大部分油料單位并沒有固定的流量計(jì)檢定經(jīng)費(fèi)，這也在較大程度上制約了流量計(jì)的按時(shí)送檢。且相關(guān)單位開展流量計(jì)檢定服務(wù)采購(gòu)流程較為繁瑣，通常要進(jìn)行招標(biāo)、詢價(jià)等流程，在一定程度上制約了流量計(jì)檢定的時(shí)效性。

2 流量計(jì)的在線檢定

通過上述現(xiàn)狀及原因的分析，機(jī)場(chǎng)油料保障流量計(jì)量?jī)x表宜采用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)流檢定，即在線檢定的方式，可很好地解決送檢方式存在的各種問題。

流量計(jì)的在線檢定，是將計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置串聯(lián)接入被檢流量計(jì)工作管路，形成無(wú)旁路流出的回路，油料依次流經(jīng)被檢流量計(jì)和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)裝置，通過相應(yīng)計(jì)算，即可確定被檢流量計(jì)的計(jì)量性能。

在線檢定方式屬于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)流檢定，在線液體即流量計(jì)實(shí)際工作時(shí)計(jì)量的液體，檢定過程可消除被測(cè)液體物性參數(shù)差異引起的計(jì)量誤差，確保流量計(jì)的使用準(zhǔn)確度。在線檢定時(shí)不需對(duì)被檢流量計(jì)進(jìn)行拆卸，可避免拆裝流量計(jì)帶來的一系列問題，并能節(jié)省流量計(jì)拆裝、運(yùn)輸、送檢的諸多費(fèi)用，具有不影響機(jī)場(chǎng)油料保障、可保證有效準(zhǔn)確度、安全性高、不污染航空油料、不損壞流量計(jì)、高效經(jīng)濟(jì)的多種特點(diǎn)。

對(duì)工作場(chǎng)所的流量計(jì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)在線檢定，需使用可移動(dòng)的計(jì)量檢定設(shè)備。針對(duì)機(jī)場(chǎng)大量流量計(jì)在線檢定的迫切需求，本文設(shè)計(jì)了飛機(jī)加油車流量計(jì)在線檢定技術(shù)和檢定系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)常見油料保障場(chǎng)所流量計(jì)的快速巡回現(xiàn)場(chǎng)檢定。

3 檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 計(jì)量原理概述

目前，用于檢定流量計(jì)量?jī)x表的方法分為容積法、稱量法、體積管法和標(biāo)準(zhǔn)表法四種。

（1）容積法

流經(jīng)待檢儀表的流體注入一定容積的標(biāo)準(zhǔn)量器，記錄下注滿量器的時(shí)間，即可得到實(shí)際流量值，然后將實(shí)際流量值與待檢儀表的量值進(jìn)行比較。容積法檢定的優(yōu)點(diǎn)是制造容易，準(zhǔn)確度高。缺點(diǎn)是檢定大流量?jī)x表時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)量器外形尺寸也相應(yīng)增大，移動(dòng)困難，容易變形，因此不適合移動(dòng)式檢定車的大流量?jī)x表的檢定。

（2）稱量法

使用標(biāo)準(zhǔn)稱稱量一定時(shí)間內(nèi)流過待檢儀表流體的質(zhì)量得到質(zhì)量流量，然后與被檢儀表進(jìn)行比較。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：稱量精度高，不受溫度影響，可直接得出質(zhì)量。缺點(diǎn)是用來裝載流體的容器體積要與被檢儀表的流量范圍相適應(yīng)，不適合檢定大流量計(jì)量?jī)x表。另外標(biāo)準(zhǔn)稱的安裝有水平要求，測(cè)得的質(zhì)量值與機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有的容積式儀表還有一個(gè)密度換算關(guān)系。該方法多用于質(zhì)量流量計(jì)的檢定。

（3）體積管法

標(biāo)準(zhǔn)體積管與被檢儀表串聯(lián)在管路系統(tǒng)中，將流過標(biāo)準(zhǔn)體積管的流體體積與被檢儀表的讀數(shù)進(jìn)行比較。由汽車底盤、體積管、車廂、電纜卷盤及供電系統(tǒng)、金屬軟管、隨車吊、工具箱、軟管安放架等組成。該方法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)量準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好、自動(dòng)化程度高、檢定量程寬；體積管本身的檢定周期長(zhǎng)為3年，用標(biāo)準(zhǔn)罐即可檢定，檢定方法簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴、使用運(yùn)行成本高、維護(hù)要求高，需要外接380V交流電源。

（4）標(biāo)準(zhǔn)表法

標(biāo)準(zhǔn)表與被檢表串聯(lián)在管路系統(tǒng)中，按照檢定規(guī)程通過一定量的流體，將標(biāo)準(zhǔn)表的讀數(shù)與被檢表的讀數(shù)進(jìn)行比較。標(biāo)準(zhǔn)表法的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)量準(zhǔn)確度較高（可達(dá)到0.1%），重復(fù)性好，成本較低，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，適合車載安裝使用要求。缺點(diǎn)是單臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)表量程較窄，擴(kuò)大量程時(shí)需要將多臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)表組合使用，標(biāo)準(zhǔn)表本身檢定周期為半年，周期短，需要在試驗(yàn)室進(jìn)行檢定，對(duì)檢定設(shè)備要求較高。

綜合考慮系統(tǒng)計(jì)量準(zhǔn)確度、便捷性、成本等因素，本文按照標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.2 系統(tǒng)組成及布局

主要由汽車底盤、標(biāo)準(zhǔn)表、標(biāo)準(zhǔn)容器、消氣過濾器、閥門、管道、儲(chǔ)氣罐、檢測(cè)儀表和控制系統(tǒng)等組成，另外配備檢修箱。檢測(cè)部分裝于一個(gè)撬板上，然后固定安裝在汽車底盤上。檢定系統(tǒng)分為標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)容器檢定裝置，能檢測(cè)的流量計(jì)口徑從40～150mm，流量從6.4～165m3/h。標(biāo)準(zhǔn)容器容量為100L，用來專檢加油機(jī)。配備的消氣過濾器，用于消除管道內(nèi)的氣體和雜質(zhì)。配備的儲(chǔ)氣罐用于管路放空時(shí)提供壓縮空氣。

3.3 系統(tǒng)工藝流程

系統(tǒng)工藝流程設(shè)計(jì)如圖1所示，主要具備流量計(jì)檢定流程、加油機(jī)檢定流程和放空流程。

圖1 系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)

（1）DN150流量計(jì)檢定：軟管接頭接入被檢流量計(jì)下游的管路系統(tǒng)。低流量檢定點(diǎn)時(shí)（流量小于DN100標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的檢定范圍），球閥1、3、5開啟，球閥2、4、6關(guān)閉，蝶閥9調(diào)節(jié)流量。高流量檢定點(diǎn)時(shí)（流量超出DN100標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的檢定范圍），球閥1、3、4、5、6開啟，球閥2、7、8關(guān)閉，蝶閥9調(diào)節(jié)流量，油料同時(shí)通過DN80和DN100的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)DN150流量計(jì)的檢定。

（2）DN100流量計(jì)檢定：如被檢流量計(jì)管路系統(tǒng)出口為鶴管，則將鶴管連接器與鶴管連接，球閥2、3、5開啟，球閥1、4、6關(guān)閉，蝶閥9調(diào)節(jié)流量。如被檢流量計(jì)管路系統(tǒng)出口為CRJ接頭，則通過軟管接頭配相應(yīng)的轉(zhuǎn)換接頭與管路系統(tǒng)連接，球閥1、3、5開啟，球閥2、4、6關(guān)閉，蝶閥9調(diào)節(jié)流量。

（3）DN80流量計(jì)檢定：如被檢流量計(jì)管路系統(tǒng)出口為鶴管，則將鶴管連接器與鶴管連接，球閥2、4、7開啟，球閥1、3、6、8關(guān)閉，蝶閥10調(diào)節(jié)流量。如被檢流量計(jì)管路系統(tǒng)出口為CRJ接頭或飛機(jī)壓力加油接頭，則通過軟管接頭配相應(yīng)的轉(zhuǎn)換接頭與管路系統(tǒng)連接，球閥1、4、7開啟，球閥2、3、6、8關(guān)閉，蝶閥10調(diào)節(jié)流量。

（4）DN40流量計(jì)檢定：軟管接頭接入被檢流量計(jì)下游的管路系統(tǒng)，球閥1、4、8開啟，球閥2、3、6、7關(guān)閉，蝶閥10調(diào)節(jié)流量。

（5）加油機(jī)檢定：加油槍注入標(biāo)準(zhǔn)容器。具體過程按照加油機(jī)檢定規(guī)程進(jìn)行。

3.4 測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測(cè)控系統(tǒng)主要用于對(duì)被檢表數(shù)據(jù)的比較評(píng)定、誤差分析、出具檢驗(yàn)報(bào)告等，安裝在車載控制盤中，控制盤上設(shè)有數(shù)字按鍵，閥門控制按鈕等。使用中顯示屏顯示出檢測(cè)點(diǎn)的瞬時(shí)流量、流體的溫度、壓力、一次檢測(cè)的累積量。在測(cè)控過程中由各儀表、閥門輸出信號(hào)到控制盤，并由控制盤中的PLC的高速計(jì)數(shù)模塊對(duì)流量計(jì)輸出的流量脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)并由PLC進(jìn)行操控、運(yùn)算，并將運(yùn)算處理結(jié)果傳送至控制盤上的液晶顯示屏顯示出檢測(cè)結(jié)果，再由車載筆記本電腦從PLC中讀入各存檔數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算和處理，最終得出檢定結(jié)果并輸出至打印機(jī)進(jìn)行報(bào)表打印。

測(cè)控系統(tǒng)由車載筆記本電腦、車載控制盤（PLC、中文顯示屏、電源、通訊設(shè)備、主板、接線端子等）、TCP/IP通訊模塊、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、打印輸出設(shè)備和相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集、處理和控制軟件組成。另外系統(tǒng)預(yù)留網(wǎng)絡(luò)接口，采用開放式設(shè)計(jì)，局域網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)可作為客戶端訪問標(biāo)定主機(jī)系統(tǒng)，查詢標(biāo)定數(shù)據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過對(duì)機(jī)場(chǎng)油料計(jì)量?jī)x表檢定現(xiàn)狀的調(diào)研分析，結(jié)合國(guó)家對(duì)流量?jī)x表檢定的要求，提出了研制的具體技術(shù)路線，完成了流量計(jì)在線檢定系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)研制生產(chǎn)并配備機(jī)場(chǎng)后，能有效解決機(jī)場(chǎng)現(xiàn)有油料計(jì)量設(shè)備超過規(guī)定的檢定期限，無(wú)法保證計(jì)量準(zhǔn)確度的問題，促進(jìn)機(jī)場(chǎng)油料計(jì)量正規(guī)化、法制化建設(shè)，確保油料的規(guī)范合理使用，將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益，提高油料加注、使用管理的效率和綜合保障能力，對(duì)實(shí)現(xiàn)飛行油料高效精細(xì)保障具有重要意義。