燃油加油機作為油品貿易結算的強制檢定計量器具，其計量準確關系著經(jīng)營者和消費者的合法權益。在 JJG 443-2006《燃油加油機》檢定規(guī)程中提出影響加油機檢定的兩個關鍵問題 [1]：一是油的溫度測量問題；二是加油槍流量測量問題。傳統(tǒng)的燃油加油機主要采用容量比較法進行，即燃油加油機向標準金屬量器加入定量油品，人工讀取液位高度，秒表手動測量注油全過程時間，并在計量頸內放置溫度計來人工讀取油槍口溫度和標準量器內油品的平衡溫度，再通過人工計算得到標準容積，與燃油加油機示值進行比較計算。傳統(tǒng)的檢定模式存在如下缺點：1）液位值采用人工肉眼讀取，數(shù)據(jù)準確性差，且安全性和可靠性低；2）流量測量方法是根據(jù)燃油加油機的全量程體積值與加油時間之比來計算，由于秒表計時受人為因素影響較大，且加油起始和結束階段流量不穩(wěn)定，導致所得到的流量數(shù)值與實際誤差較大，甚至可能影響檢定結果；3）溫度測量多采用水銀溫度計或數(shù)字溫度計進行全進式或半進式操作，出口溫度測量受環(huán)境溫度影響大，誤差大且沒有防爆設計。因此，本文設計了一種通過磁致伸縮液位傳感器新型燃油加油機自動檢定系統(tǒng)，本質安全可以在加油站使用，對燃油加油機檢定中的各個環(huán)節(jié)進行自動監(jiān)測記錄，并實現(xiàn)加油機油槍出口溫度、標準器內溫度、體積和流量等參數(shù)的自動采集測量、計算等功能，并在檢定完成后，自動處理和顯示結果，自動生成原始記錄。其可降低人工操作的繁瑣程度，提高檢定效率，同時保證數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，有效提高計量檢定準確度。
1 燃油加油機自動檢定系統(tǒng)硬件結構
燃油加油機自動檢定裝置硬件結構中油品從進油口進入后，經(jīng)由導油管注入底部，注油過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長。液位傳感器固定在溢油罩上，可防止油品濺出，影響計量準確度。兩路溫度傳感器測量加油機油槍出口溫度和標準量器內油品的平衡溫度，準確、安全且可靠。
1.1 液位傳感器
油品液位計量采用磁致伸縮液位傳感器，其工作原理是利用兩個不同的磁場相交使波導管發(fā)生波導扭曲，產(chǎn)生超聲波信號，然后通過計算檢測時間即可得到動磁鐵的準確位置。針對標準容器的高度，20 L 罐體搭配量程 0~510 mm 的測量桿，50 L罐體搭配量程 0~670 mm 的測量桿；由于燃油具有腐蝕性，測量桿應為厚壁、耐腐蝕的不銹鋼管材；直徑為 10 mm，在考慮結構強度情況下盡可能小，以滿足分度容積的要求；浮球為圓柱體，半徑 10 mm，高 30 mm。
1.2 防爆
燃油加油機檢定過程在加油站內進行，由于加油站是經(jīng)營易燃易爆危險品的場所，需要防火、防爆、防雷以及防靜電等，安全工作要求高，因此燃油加油機自動檢定裝置在設計時需要考慮在加油站內（即危險區(qū)）的硬件防爆設計，包括元件防爆和電路防爆等。電路防爆通過安全柵實現(xiàn)，在輸入、輸出和電源三方之間形成電氣隔離，可以達到限能的目的。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，通過接線電纜與外部設備連接。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)處理在上位機進行，置于安全區(qū)，兩者之間為無線通信。
燃油加油機自動檢定系統(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。當腔內產(chǎn)生高溫高壓氣體時，可通過接合面間隙減溫減壓，將爆炸的能量隔絕在腔體內部，無法傳導到腔外，保證安全。
2 燃油加油機自動檢定系統(tǒng)檢定流程
燃油加油機自動檢定系統(tǒng)進行燃油加油機檢定時的實施流程是上位機發(fā)送開始檢測命令，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啟動，并實時傳輸數(shù)據(jù)至測量終端，具體流程如下。
1）采用注油中段測量法，即取磁致伸縮傳感器到達滿量程 1/5 位置到 4/5 位置之間的體積和注油時間，來計算注油過程的流量，區(qū)別傳統(tǒng)的采用全段計量流量的方法，可以有效避免加油起始和結束階段流量不穩(wěn)定帶來的誤差，同時軟件自動化操作可以有效避免人工秒表計時的操作誤差。
2）多次試驗后，發(fā)現(xiàn)在磁致伸縮傳感器到達滿量程 2/5 位置、3/5 位置、4/5 位置時，各采集一次油槍出口溫度，并取平均值作為最終結果能較好地反映全量程的溫度情況。
3）當磁致伸縮傳感器變化小于 2 mm/s 時，認為注油過程已結束，為了等待油沫和氣泡消失，需延遲一定時間讀數(shù)。延遲時間到達后，每隔 3 s 讀取一次量器內油溫，共讀取三次，并取平均值作為最終結果，同時讀取磁致伸縮傳感器輸出數(shù)據(jù)以計算體積等參數(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油溫各測量記錄三次，取平均值作為測量結果。
3.2 流量
已知標準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，油體的體積為 V，注油時間經(jīng)測量為 t，則流量 Q = V/t。
3.3 體積
檢定過程得到磁致伸縮傳感器輸出的液位高度，經(jīng)過以下過程得到體積值：將傳感器輸出的線性信號轉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行標定的，對高度值進行油體密度修正；根據(jù)計量頸的分度容積，將高度值轉化為體積值；最后根據(jù)油槍口處油溫和量器內的油溫，進行溫度修正得到實際體積。
1）由于磁致伸縮傳感器輸出的值是線性的數(shù)字信號，通過一階參數(shù)修正轉化為對應傳感器的浮球距離零位值的長度。
2）根據(jù)浮力公式 F = ρgv，由于被測液體跟水存在密度差異，在浮球中來個相同時，浮球排開的體積必然不同，因此必須作出修正。
4 試驗驗證
應用本文燃油加油機自動檢定系統(tǒng)裝置測量某加油站加油機，可顯示檢定過程實時信息和參數(shù)，檢定完成后可顯示油品體積、誤差和重復性等參數(shù)，系統(tǒng)操作方便、簡潔。
5 結語
本文設計的燃油加油機自動檢定系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的檢定模式具有如下優(yōu)點和改進。
1）測量過程和數(shù)據(jù)處理無需大量人工操作，提高了系統(tǒng)的自動化程度，同時保證了數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，有效提高了檢定準確度。
2）采用磁致伸縮傳感器測量油體液位，相較于人眼識別，提高了測量準確度。
3）取磁致伸縮傳感器到達滿量程 1/5 位置到4/5 位置之間的體積和注油時間，來計算注油過程的流量，可以有效避免人工秒表計時的操作誤差以及加油起始和結束階段流量不穩(wěn)定帶來的誤差。
4）液位高度處理算法可以避免磁致伸縮傳感器帶來的浮球密度誤差和溫度誤差等，提高裝置的準確度。
