CN106441521A - 全自动串联水表校验检定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种水表验检装置，具体为一种全自动串联水表校验检定装置，包括装置本体、PLC控制器、夹表机构、恒压机构，恒温机构，流量调节阀、水箱、图像采集装置和水管，所述夹表机构包括水表架、水表夹具和伸缩气缸多个，所述恒压机构包括水泵、变频器、稳压罐和压力传感器，所述水泵、稳压罐和压力传感器串接在水管上，所述压力传感器还与PLC控制器电连接，所述PLC控制器还与变频器和水泵依次电连接，所述恒温机构包括冷水器、潜水泵和温度传感器，所述潜水泵设在水箱内且与冷水器连通，所述温度传感器设在水箱中，所述冷水器、潜水泵和温度传感器均与PLC控制器电连接，所述流量调节阀串接在水管上且与PLC控制器连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种水表验检装置，具体为一种全自动串联水表校验检定装置。
背景技术
水表广泛用于自来水、热力、化工等行业，生产水表的企业或计量部门需要对这些水表的示值误差按照相关部门制定的规程进行性能检定。国家计量检定规程规定，对水表必需进行公称流量、分界流量、最小流量等三个流量点误差检定。目前大多采用人工静态启停容积比较法，检定人员需要手动三次切换水流量，四次读取被检水表示数和三次进行标准量器液位计水位读取，人工记录这些数据并计算出各种误差，再手工把检定数据录入计算机便于存档、查询和打印。整个检定过程中检定人员需要实时控制检定装置的运行，以20mm口径水表新标准校表，一车水表(7只水表)检定需耗时45分钟，人工在读取各种示数时需要关闭阀门等待标准金属量器内液面稳定，这些启停阶段的稳定性、液位读数的判读误差、被检水表指示刻度分辨率以及人为原因都将影响校表精度。这种检定方式存在的工作量大、效率低、精度低、人为误差大、检定结果不客观等众多缺陷显而易见。
普遍使用的全自动串联带耐压水表校验检定装置有三种:1、人工操作串联带耐压水表检定装置:该种装置是较原始的静态启停容积法装置，利用人眼的判断进行人工操作，读取红指针的数字、调节流量点和检定用水量的开停，存在很大的人为误差。校表效率低，误差大，人员使用多。2、红外线控制式串联带耐压水表检定装置(静态启停容积法装置):此种装置是在人工操作的基础上，在标准金属量器装置上加装了红外限位开关和电磁阀，相对减少了人工关停水时产生的误差。红外限位开关的限位误差和仍沿用人工抄读检定表示数的方式，决定了该装置的误差还是很大。
摄像头式串联带耐压水表检定装置(静态启停质量法装置):该种装置是在人工操作的装置上进行了较大的改动，实现了半自动化。加装摄像头，代替人工抄读数；用电子秤取代了标准量器，校表精度有所提高。但是摄像头抓拍图像时容易受到外界的光源干扰和表头的气泡干扰，极易产生所抓拍的图像无法识别和识别错误而造成读数错乱或无法读数现象，需要操作人员及时在软件上进行修正，对人员电脑操作要求比较高。该装置没彻底解决问题的同时还会带来新的操作流程和操作难度。
目前中国专利CN103175588A也公开了一种全自动串联带耐压水表校验检定装置，包括水表检定基础机构、流量计数机构、计量机构、管路和操控***；所述水表检定基础机构包括水源装置、由多节测试直管段和多块待检水表间隔串联组成的测试管段，测试管段设置于校表台位上；所述每块待检水表对应一个流量计数机构；所述计量机构包括流量计、工作容器和电子称重设备，所述电子称重设备设置在工作容器的底部；所述测试管段的尾端通过管路将水依次引入流量计和工作容器；所述操控***采用计算机远程控制结合现场PLC控制的工业自动化机构或者以嵌入式***为主的单片机控制机构；操控***与流量计数机构、计量机构的电子称重设备电连接。
同时还包括测量电磁阀；所述测量电磁阀包括公称流量电磁阀、分界流量电磁阀和最小流量电磁阀；所述流量计为转子流量计，包括与测量电磁阀各自对应的公称流量计、分界流量计和最小流量计；管路在测试管段尾端与换向器之间分为三路支路，所述公称流量电磁阀与公称流量计、分界流量电磁阀与分界流量计以及最小流量电磁阀与最小流量计分别设置在前述三路支路上。
目前所有的现有技术的水表校验的方式,03-09年采用的校表标准均通过对大流量、分界流量以及小流量三个流量的情况下对水表进行校准，其中存在的最大问题有两个，第一，采用大流量、分界流量以及小流量这三点上的测量达到的误差的计算并不能完整的表现出该水表的误差不一定完全是在技术要求范围内，仍然会存在个别的偏差水表出现，第二，每次调节流量的过程中都需要将流量调节至稳定过程后再进行测量，调节流量的时间加稳流时间加测量时间，每一次对于水表的测量时间都较长，一天可以校准的水表数量非常有限，早晚检测的效果是不同，温度对表芯的影响很大，很多时候检测完以后表反而会出现误差。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种水表装夹方便且自动控制流速和流量实现连续测量且参数控制稳定，校准误差极低，校准效率极高的全自动串联水表校验检定装置。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种全自动串联水表校验检定装置，包括装置本体、PLC控制器、夹表机构、恒压机构，恒温机构，流量调节阀、水箱、图像采集装置和水管，所述夹表机构包括水表架、水表夹具和伸缩气缸多个，所述水表架安装在装置本体上，所述伸缩气缸的缸身安装在水表架上，所述水表夹具安装在伸缩气缸的伸缩端上，所述水表夹具上设有导通管，所述恒压机构包括水泵、变频器、稳压罐和压力传感器，所述水泵、稳压罐和压力传感器串接在水管上，所述压力传感器还与PLC控制器电连接，所述PLC控制器还与变频器和水泵依次电连接，所述恒温机构包括冷水器、潜水泵和温度传感器，所述潜水泵设在水箱内且与冷水器连通，所述温度传感器设在水箱中，所述冷水器、潜水泵和温度传感器均与PLC控制器电连接，所述流量调节阀串接在水管上且与PLC控制器连接,还包括电子称重机，电子称重机安装在装置本体上且与水管联通。
作为优选，所述导通管包括导通管本体和支撑部，所述支撑部为弧形且与导通管本体的开口下部连接。
作为优选，所述导通管本体和支撑部为一体成型结构。
作为优选，所述流量调节阀包括连接在水管上的包含阀芯和阀芯连接杆的球阀门、用于驱动所述球阀门的伺服电机和零点***，以及用于连接所述伺服电机输出轴与所述球阀门的阀芯连接杆的联轴器，所述伺服电机关闭状态定位为零点，并将该状态反馈给伺服电机以便所述伺服电机控制所述球阀门的开度，所述阀芯顶部设有凹槽，所述球阀门的阀芯连接杆下端置于凹槽内；所述球阀门的阀芯为一中心开有圆形通孔的球体，所述阀芯在球内腔壁上开有若干个便于水流通过的微槽，所述微槽与所述圆形通孔相通。
作为优选，所述阀芯的圆形通孔的直径小于出水口的直径。
作为优选，所述微槽为“V”型。
作为优选，所述微槽均布在所述球内腔圆周上，数量为1-3个。
作为优选，所述微槽为2个相对称的“V”型槽。
从以上描述可以看出，本发明具备以下优点：首先，通过伺服电机、零点***、球阀门和微槽之间的配合可以使得流速的调整节点可以从原先的分散式测量形成连续性测量。
其次，通过压力传感器、变频器、水泵和稳压罐之间的配合可以使得水管中的压力保持恒定，同时冷水器、潜水泵和水箱的配合可以使得水管内的水流温度保持恒定，从而使得水管内的待测水流的各项参数保持稳定，从而使得水表量定的稳定性。
再次，通过图像采集装置采集的数据不再是指针的旋转周期，而是指针的偏转角度，利用偏转角度与预定的偏转角度之间的比例计算误差。
再者，水表架通过水表夹具、导通管本体和支撑部之间的配合使得水表的摆放和夹具夹紧的工作极为方便，大大的提高了待测水表安装的效率。
综上所述，可以看出本发明的全自动串联水表校验检定装置在安装和测得误差以及计算误差的方式相比目前现有的对水表校验的方式而言都有极大的改进和提高，对于水表出厂而言，不仅大大降低了人员的数量要求同时也提高了水表的校验数量。
附图说明
图1为本发明的全自动串联水表校验检定装置的主视图；
图2为本发明的全自动串联水表校验检定装置的结构示意图；
图3为本发明的全自动串联水表校验检定装置的A的局部放大示意图；
图4为本发明的全自动串联水表校验检定装置的导通管的结构示意图；
图5为本发明的全自动串联水表校验检定装置的后视图；
图6为本发明的全自动串联水表校验检定装置的流量调节阀的结构示意图；
图7为本发明的全自动串联水表校验检定装置的球阀门阀芯的主视图的示意图；
图8为本发明的全自动串联水表校验检定装置的流量调节阀的的球阀门阀芯的左视图的示意图。
附图说明：1、装置本体，2、PLC控制器，3、水箱，4、图像采集装置，5、水管，6、水表架，7、水表夹具，71、导通管，711、导通管本体，712、支撑部，8、伸缩气缸，9、水泵，10、变频器，11、稳压罐，12、压力传感器，13、冷水器，14、潜水泵，15、温度传感器，16、电子称重计，17、流量调节阀，171、伺服电机，172、联轴器，173、零点***，174、球阀门，175、圆形通孔，176.微槽。
具体实施方式
如附图所示，一种全自动串联水表校验检定装置，包括装置本体1、PLC控制器2、夹表机构、恒压机构，恒温机构，流量调节阀17、水箱3、图像采集装置4和水管5，所述夹表机构包括水表架6、水表夹具7和伸缩气缸8多个，所述水表架6安装在装置本体1上，所述伸缩气缸8的缸身安装在水表架6上，所述水表夹具7安装在伸缩气缸8的伸缩端上，所述水表夹具7上设有导通管71，所述恒压机构包括水泵9、变频器10、稳压罐11和压力传感器12，所述水泵9、稳压罐11和压力传感器12串接在水管5上，所述压力传感器12还与PLC控制器2电连接，所述PLC控制器2还与变频器10和水泵9依次电连接，所述恒温机构包括冷水器13、潜水泵14和温度传感器15，所述潜水泵14设在水箱3内且与冷水器13连通，所述温度传感器15设在水箱3中，所述冷水器13、潜水泵14和温度传感器15均与PLC控制器2电连接，所述流量调节阀17串接在水管5上且与PLC控制器2连接,还包括电子称重计16，电子称重计16安装在装置本体1上且与水管5联通；所述导通管71包括导通管本体711和支撑部712，所述支撑部712为弧形且与导通管本体711的开口下部连接；所述导通管本体711和支撑部712为一体成型结构；所述流量调节阀17包括连接在水管上的包含阀芯和阀芯连接杆的球阀门174、用于驱动所述球阀门的伺服电机171和零点***173，以及用于连接所述伺服电机输出轴与所述球阀门的阀芯连接杆的联轴器172，所述伺服电机174关闭状态定位为零点，并将该状态反馈给伺服电机171以便所述伺服电机171控制所述球阀门174的开度，所述阀芯顶部设有凹槽，所述球阀门174的阀芯连接杆下端置于凹槽177内；所述球阀门174的阀芯为一中心开有圆形通孔175的球体，所述阀芯在球内腔壁上开有若干个便于水流通过的微槽176，所述微槽176与所述圆形通孔175相通；所述阀芯的圆形通孔175的直径小于出水口的直径；所述微槽176为“V”型；所述微槽176均布在所述球内腔圆周上，数量为1-3个；所述微槽176为2个相对称的“V”型槽。
在具体实施时，PLC控制器通过控制潜水泵将水箱内的水与冷水器进行热交换在保证T30标准的同时，将水箱内的水温控制在25度左右，将待测水表直接摆放在水表夹具上的支撑部上，PLC控制器控制伸缩气缸通过水表夹具将待测水表夹紧，PLC控制器通过零点***的反馈后打开伺服电机，进而使得伺服电机通过联轴器将球阀门打开，打开后通过预设在PLC内的列表选择相应流速，水流通过水管导通管和水表流入电子称重计内，所述水管上的压力传感器，稳压器、变频器以及水泵都与PLC控制器连接，PLC控制器通过压力传感器上的压力反馈从而调节稳压器和通过变频器调整水泵工作，进而调节水管内的压力使得压力在预设值内，在压力和水温以及流速都稳定的情况下，PLC控制器抓取图像采集装置的采集图片，通过指针的偏转角度实现角度比例算法，从而实现误差的计算；当计算出该流速下的误差时，再进一步调节伺服电机的转动，从而进一步改变流速，测量下一流速节点的误差。
这样的设计存在的好处在于：首先，通过伺服电机、零点***、球阀门和微槽之间的配合可以使得流速的调整节点可以从原先的分散式测量形成连续性测量。
其次，通过压力传感器、变频器、水泵和稳压罐之间的配合可以使得水管中的压力保持恒定，同时冷水器、潜水泵和水箱的配合可以使得水管内的水流温度保持恒定，从而使得水管内的待测水流的各项参数保持稳定，从而使得水表量定的稳定性。
再次，通过图像采集装置采集的数据不再是指针的旋转周期，而是指针的偏转角度，利用偏转角度与预定的偏转角度之间的比例计算误差。
再者，水表架通过水表夹具、导通管本体和支撑部之间的配合使得水表的摆放和夹具夹紧的工作极为方便，大大的提高了待测水表安装的效率。
综上所述，可以看出本发明的全自动串联水表校验检定装置在安装和测得误差以及计算误差的方式相比目前现有的对水表校验的方式而言都有极大的改进和提高，对于水表出厂而言，不仅大大降低了人员的数量要求同时也提高了水表的校验数量。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种全自动串联水表校验检定装置，包括装置本体(1)、PLC控制器(2)、夹表机构、恒压机构，恒温机构，流量调节阀(17)、水箱(3)、图像采集装置(4)和水管(5)，所述夹表机构包括水表架(6)、水表夹具(7)和伸缩气缸(8)多个，所述水表架(6)安装在装置本体(1)上，所述伸缩气缸(8)的缸身安装在水表架(6)上，所述水表夹具(7)安装在伸缩气缸(8)的伸缩端上，所述水表夹具(7)上设有导通管(71)，所述恒压机构包括水泵(9)、变频器(10)、稳压罐(11)和压力传感器(12)，所述水泵(9)、稳压罐(11)和压力传感器(12)串接在水管(5)上，所述压力传感器(12)还与PLC控制器(2)电连接，所述PLC控制器(2)还与变频器(10)和水泵(9)依次电连接，所述恒温机构包括冷水器(13)、潜水泵(14)和温度传感器(15)，所述潜水泵(14)设在水箱(3)内且与冷水器(13)连通，所述温度传感器(15)设在水箱(3)中，所述冷水器(13)、潜水泵(14)和温度传感器(15)均与PLC控制器(2)电连接，所述流量调节阀(17)串接在水管(5)上且与PLC控制器(2)连接,还包括电子称重计(16)，电子称重计(16)安装在装置本体(1)上且与水管(5)联通。
2.根据权利要求1所述的全自动串联水表校验检定装置，其特征在于：所述导通管(71)包括导通管本体(711)和支撑部(712)，所述支撑部(712)为弧形且与导通管本体(711)的开口下部连接。
3.根据权利要求2所述的全自动串联水表校验检定装置，其特征在于：所述导通管本体(711)和支撑部(712)为一体成型结构。
4.根据权利要求1所述的全自动串联水表校验检定装置，其特征在于：所述流量调节阀(17)包括连接在水管上的包含阀芯和阀芯连接杆的球阀门(174)、用于驱动所述球阀门的伺服电机(171)和零点***(173)，以及用于连接所述伺服电机输出轴与所述球阀门的阀芯连接杆的联轴器(172)，所述伺服电机(174)关闭状态定位为零点，并将该状态反馈给伺服电机(171)以便所述伺服电机(171)控制所述球阀门(174)的开度，所述阀芯顶部设有凹槽，所述球阀门(174)的阀芯连接杆下端置于凹槽(177)内；所述球阀门(174)的阀芯为一中心开有圆形通孔(175)的球体，所述阀芯在球内腔壁上开有若干个便于水流通过的微槽(176)，所述微槽(176)与所述圆形通孔(175)相通。
5.根据权利要求4所述的全自动串联水表校验检定装置，其特征在于：所述阀芯的圆形通孔(175)的直径小于出水口的直径。
6.根据权利要求4所述的全自动串联水表校验检定装置，其特征在于：所述微槽(176)为“V”型。
7.根据权利要求4所述的全自动串联水表校验检定装置，其特征在于：所述微槽(176)均布在所述球内腔圆周上，数量为1-3个。
8.根据权利要求4所述的全自动串联水表校验检定装置，其特征在于：所述微槽(176)为2个相对称的“V”型槽。
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