加油机计量检定中温度对测量误差的影响及减少温度误差的方法

(福建省莆田市计量所，福建 莆田 351100)
摘 要：文章根据《燃油加油机》检定规程中对温度的规定，介绍了加油机示值检定原理，并举例分析了温度对加油机测量结果的重大影响，防止对测量结果的误判，并提出了减少温度引起误差的方法。关键词：加油机;计量检定;温度;测量误差
中图分类号：TH715.3  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2009)05—0081—02

随着市场经济的飞速发展，人们的生活水平不断提高，社会上汽车的拥有量不断增加，由于能源的紧缺，燃油的价格不断上涨，大家对燃油加油设施——加油机的准确度关注就非常迫切。根据燃油加油机检定规程(JJG443-2006)的规定，加油机检定时环境温度在(-25～55)℃范围内，检定过程中环境温度的变化应不超过5℃，否则不能进行检定，说明温度对加油机计量检定的结果影响不可忽视，笔者多年从事燃油加油机计量检定工作，就燃油加油机规程中温度部分的变化对燃油加油机检定的影响进行分析。
1 温度对加油机计量检定误差的影响
1.1 计量加油机的示值检定原理

从加油机工作原理可知，加油机的检定方法为容量比较法，即将加油机示值与标准金属量器测得的加油机输出的实际容量相比较，得出其相对误差。

加油机相对误差计算公式:检定时应在加油机最大允许流量和40%最大允许流量下各测 3次，各次测量的相对误差不得超过±0.3%，测量的重复性应不超过0.15%，加油机计量相对误差 E_V的计算方式:
E_V=(V_J－V_Bt)÷V_Bt×100%  (1)
式中:E_V——加油机相对误差，%;
V_J——加油机在t_J ℃下指示的体积值，L;
V_Bt——标准金属量器在t_J ℃下给出的实际体积值，L。
测量重复性计算方式:
En=E_Vmax－E_vmin  (2)
式中:E_Vmax—规定流量下的测量示值相对误差最大值，%;
E_vmin——规定流量下的测量示值相对误差最小值，%;
E_n——测量重复性，%。
1.2 忽略温度测量对燃油加油机示值误差的影响

公式(1)中的V_Bt并不是标准量器中直接读取的数据，而是由标准量器测得的加油机在实际温度下输出的实际容量。因此，应对这一示值进行温度修正，其公式为:
V_Bt=VB〔1 +β_y(t_J－t_B)+β_B(t_B－20)］   (3)
式中:V_Bt——标准金属量器在t_J℃下给出的实际体积值，L;
V_B——标准金属量器在20℃下标准容积，L;
β_y，β_B——分别为检定介质油和标准量器材质的体膨胀系数(汽油:12×10^－4/℃;不锈钢: 50×10^－6/℃) ;
t_J，t_B——分别为加油机内流量测量变换器输出的油温(由油枪出口处油温代替)和标准量器内的油温，℃。

在夏天和冬天检定加油机时油枪出口处油温与标准量器内的油温相差较大，如果忽略温度tj和tB测量就很可能造成对测量结果的误判，现在以在夏天和冬天检定时的真实例子加以分析。见表1:(检定介质为汽油)

从表1可以看出，在夏天时，加油机油枪出口处油温＜标准量器内的油温，如果不考虑温度的影响，该加油机的相对误差为：

E_V=(100.00-99.72)÷99.72=+0.28%

如果考虑温度的影响，该加油机的相对误差为：

E_V=(100.00-99.56)÷99.56=+0.44%

该相对误差已经超出国家标准要求，因此若忽视温度的影响，表面上看该加油机的相对误差合格，实际上是不合格，相对误差为正数表示加油机实际少付油，长期这种状态油品经营单位将有盈余，而消费者却蒙受损失。 

同样的，由表2可以看出，在冬天时，加油机油枪出口处油温大于标准量器内的油温，在不考虑温度的影响，该加油机相对误差为：

E_V=(100.00－99.88) ÷99.88 =+0.12%

但是在考虑温度影响时

E_V=(100.00－100.33) ÷100.33=－0.33%

该相对误差已经超出国家标准要求，相对误差为负数，表示加油机多付油，长期这种状态油品经营单位将面临亏损的风险。通过以上两组数据的比较可知，当夏季检定加油机时，由于埋在地底下的储油罐温度小于外界环境温度，若忽略温度的影响，加油机实际加油量比检定时的标准量器示值低，有可能超出国家标准要求，使消费者蒙受损失;当冬季检定加油机时埋在地底下的储油罐的温度往往高于外界环境温度，若忽略温度的影响，加油机实际加油量比检定时的标准量器示值高，有可能超出国家标准要求，特别是冬天一组数据，是否进行温度修正差异非常大，相对误差由正偏差+0.12%变成负偏差-0.33%，这将使油品经营单位遭受巨大损失。
1.3 温度测量不准对检定误差的影响

在加油机计量检定过程中，油品流过加油机的流量测量变换器的温度和标准器内的温度分别在油枪出口处和量器内测得的。量器中的温度比较容易测得，流量测量变换器处的温度就不容易测得，因此从测量位置看，用油枪出口处的温度代替流量测量变换器处的温度，这一距离与软管长短有关，一般相距3m左右，有一定的温度差。根据有关试验，从油枪出口处温度代替流量测量变换器处的温度有
0.2℃～0.3℃之差，所以由温度测量不准引起的误差有E=0.3×0.1%=0.03%。
1.4 环境温度和检定介质温度的影响

在容量计量检定中，由于检定介质的体积和标准量器的容积受其温度的影响而不同，所以《燃油加油机》(JJG443-2006)规程规定，检定时环境温度应在 - 25℃～55℃ 范围内，检定过程中环境温度变化应不超过 5℃，环境温度应在加油机和标准金属量器附近测量，检定时加油机的介质温度与环境的最大温差不得超过 10℃，如超过 10℃ 标准金属量具应有保温措施。在计量检定中要注意理论与实际相结合，规程中这些对温度的规定，说明温度对容量计量检定影响很大。

从以上分析可知，油枪出口处油温和标准量器内的油温每相差一度加油机的误差就增加了0.1%，所以在日常检定过程中，特别是环境温度较高或较低的情况下，一定要认真测量环境温度、油枪口温度和标准金属量器中的温度， 要考虑温度的影响，不能贪图简单省事，想当然认为温度影响不大，否则得出的测量结果与实际存在一定的偏差，就会不可避免地造成错误的判断，还有可能由于温度测量的不正确或不准确，对燃油加油机进行错误的调整。因此在检定中测量温度对燃油加油机示值影响至关重要。
2 减少温度引起误差的方法

检定时不但不能忽略对温度测量，而且要正确测量油枪出口处油温和标准量器内的油温。只有正确进行温度测量,才能减少温度引起的误差.那么怎样才能正确、准确地进行温度测量呢?
2.1 温度计的选用,建议温度计选取精密数字温度计

JJG443—2006 燃油加油机检定规程中7.4.3.2辅助设备要求温度计测量范围-25℃～55℃，最小分度值0.2℃。现在大多数计量检定技术机构在实际工作中使用玻璃温度计，这种温度计有如下不便:①玻璃温度计易碎;②玻璃温度计测量时要求水银柱露出液面1.5cm，否则要进行修正;③玻璃温度计测量量器内油温不方便，其长度有限，长度最多40cm，测量结果是计量颈与主体连接处的油温，不能到达金属量器中部，况且计量颈也不透明，温度计提出计量颈后测量油温不准确; ④玻璃温度计测温反应速度较慢。因此，建议温度计选取精密数字温度计，最小分度值0.1℃，测量范围－30℃～60℃，采用Pt100温度传感器，不易损坏，显示醒目，测量快速，准确方便。
2.2 检定过程正确测量油枪口温度和金属量器内油温

油枪口温度的测量:在测量油枪口温度(t_j)时，油品向金属量器注油要始终从温度计的测温段(或数字温度计温度传感器)的流过，测温段距离油枪口1cm左右，当温度计示值稳定后快速读数，记录数据。
金属量器内油温的测量:在测量金属量器内油温(t_B)时，如果使用玻璃温度计，在温度计上端系耐油的绳子，测温段能到达金属量器中部为限， 拿着绳子将温度计放入金属量器，测温段到达金属量器中部，时间3～5min后温度计测温段未露出液面前迅速读数，记录数据。若用数字温度计则更方便，把温度传感器放入金属量器中部，时间3～5min后数字温度计就可读数。
2.3 在加油机内加装温度传感器，实现加油机在标准温度下加油

加油站经营者购进燃油的时候是按照标准体积结算的，而卖油的时候是以非标准体积结算的，只有在对消费者的付油也同样是20℃时体积量才能达到公平合理，也就是将加油机体积测量变换器内计量的非标准体积转换成标准体积，这样就可以大大减小温度带来的误差，保证燃油交易过程公平，实现量值的统一。因此建议在加油机的流量测量变换器内加装一个温度传感器，将温度修正公式：
V₂₀=V_t〔1 +β_y(20－t)〕             (4)

式(4)和燃油的体积膨胀系数编入加油机的电脑软件中。燃油加油机工作时，通过油温t的测量和对Vt的补偿计算，即将t℃的燃油体积转换成为20℃的的标准燃油体积，最后在加油机显示器上显示的加油量即通过温度补偿后的V₂₀的标准数值。原理图如下：


安装此装置后不改变加油机原有的操作方法，也不改变加油机的计量性能，可以实现将实时温度下的燃油体积自动换算为标准温度下体积，并在加油机上显示出来，非常便于结算。大大减小温度带来的误差。保证了加油机的量值统一，也维护了消费都和经营者合法权益。
［参考文献］
［1］ JJG443—2006.燃油加油机.检定规程［S］.
［2］ JJG1041—1989.罐内液体石油产品.技术规范［S］.