所有符合某一准确度要求的测量仪表都需要周期性地校验，即必须进行一次或一系列测试，将该仪表的读数与具有更高准确度的独立测量值相比较。液态烃体积计量流量计也不例外，根据计量法，每隔一段时间几乎所有用于销售或征税的流量计都要进行校验。检定测量原油和石油产品的流量计时，以涡轮流量计和容积式流量计为主，通常使用体积管作为标准器。其目的是提供一个通常为四位或五位的数字，例如1.0018、0.9997或21433等，利用该数字能将流量计的读数准确地转换为通过流量计的液体体积值。
1 常规体积管
1.1 工作原理
体积管的基本工作原理如图1所示。在经过特别加工的管段内，安装一个被称为置换器的活塞或球体，置换器可在管段内自由移动，但与管内壁形成滑动密封，其在管内的移动速度与流经管道的液体速度完全相同。当体积管与流量计相串联时，置换器所置换的容积与通过流量计的液体体积相同。
1.2 常规体积管的类型
体积管根据置换器返回方式有单向体积管、双向体积管两种类型。
（1）常规单向体积管
单向体积管用弹性球体作置换器，并安装有置换球控制阀，当推球器动作时可将置换球从阀体中推出，使球体进入液流中，沿环状管路运动。在行程终端，置换球立即进入控制阀上方的停球位置并一直处于静止状态，直到推球器下一次推球，如图2所示。
1.检定段长度；2.检测开关；3.液流方向；4.管道内壁；5.置换器；6.密封件
图1 体积管工作原理示意图
1.放空阀；2.置换球导板；3.检测开关2；4.检定容积；5.铰接端盖；6.推球器；7.双关断阀；8.信号电缆；
9.置换球；10.排气阀；11.放空阀；12.检测开关1；13.脉冲计数器；14.被检流量计；15.流向
图2 常规单向体积管结构图
（2）常规双向体积管
双向体积管用球体或活塞作为置换器，但置换球能通过弯管，使得体积管能制作成紧凑的环路结构。这种体积管更为常见。在这种结构中使用了倒流阀或四通阀，使得液体能在体积管内沿一个方向连续流过流量计后反向流动，如图3所示。
1.放空阀；2.置换球；3.检测开关1；4.检定容积；5.双关断阀；6.铰接端盖；7.信号电缆；8.换向阀；
9.检测开关2；10.被检流量计；11.放空阀；12.脉冲计数器；13.流向
图3 常规球式双向体积管结构示意图
1.3 检测开关
最常用的检测开关采用一个端部圆滑的钢柱塞，突入管内壁约1cm，当与置换器接触时，它被迫向外移动并压迫弹簧动作，直到与管内壁平齐。柱塞在其短暂行程中的某一预定点，驱动一个机械控制的微型开关或电磁开关。活塞式体积管可以采用其它非接触型的检测开关。尽管在其两端各安装一个检测开关体积管就能顺利运行，但作为预防一个检测开关可能失灵的措施，某些体积管的两端各安装两个检测开关。
1.4 置换器
多数置换器是由耐油弹性材料制成的厚壁空心球，如氯丁橡胶、聚氨酯等材料。置换球上有充液阀，用于向球内注入水或乙二醇，使球体达到在体积管内有效密封的尺寸，且不能产生过大的滑动摩擦。小容积体积管也可以采用实心的弹性球。备用球不应充液后存放，也不能放在平面上，如果置换器为活塞，它可能采用杯型密封，活塞都具有比较精细的密封。
1.5 阀门
在单向体积管中，收发球器十分重要；在双向体积管中，四通阀或四阀系统则十分关键。管线中能对体积管形成旁通的任何阀门，在关闭时都应完全密封，因为这些阀门出现的任何泄漏都会使部分液体旁通过体积管，导致体积管给出的液体体积值偏小。因此，这些阀门总是采用带泄漏检测的双关断阀。
2 小容积体积管
在近几年，开始推广几种新型结构的体积管，且使用范围在逐步扩大。在相同设计流量下，这些体积管较常规体积管小许多，因此通常被称为小容积体积管或紧凑型体积管。其工作原理与常规体积管的基本工作原理相同。只是通过制造技术、脉冲插入技术使得小容积体积管的尺寸大大减小。正确理解小容积体积管的单向不同与常规体积管的单向是十分重要的。在单向小容积体积管中，活塞不能通过弯管，因此只能通过限制其行程使其返回起始点，所谓单向是指液体只能通过体积管缸体沿一个方向流动，所以只有活塞沿该方向运动时才能进行检定。如图4所示一种单向小容积体积管，体积管内配置有旁通阀系统，允许液体旁通流过活塞的阀门本身就设置在活塞内，这样的布置能使结构特别紧凑。检测开关安装在位于缸体外的活塞杆上，为光电型，精密度高，实际响应迅速。
1.活塞及提升阀；2.光电开关；3.出口；4.入口
图4 带内提升阀的单向小容积体积管实例图
其它结构的单向小容积体积管都采用外旁通阀，通常在活塞杆上安装外部检测开关。许多单向小容积体积管都有检漏措施，定期检查旁通阀和活塞两处密封的严密性，如果这两个密封处的任何一个存在检测不到的泄漏，都会导致测得体积的误差。
双向小容积体积管是带活塞置换器的常规双向体积管的小型化。双向小容积体积管没有活塞杆，由于检测开关安装在缸体内壁，因此也不能使用光电检测开关，只能依赖高精密度的电子或超声检测开关。用四通阀使主液流反向通过体积管缸体，实现完整的双向运行，但要配置四通阀旋转完成后迅速发射活塞的机构。体积管缸体可以是单层的，也可以是双层的，四通阀应具备双关断和检漏装置，以检查其密封性，这一点与常规体积管相同。另外，要有检测活塞密封是否泄漏的手段。
3 体积管安装方式与检定
体积管在应用过程中有三种方式:①用于一个永久性计量系统的专用体积管，②用于安装在卡车或拖车上，能运输到计量站临时连接的移动式体积管，③用于作为检定中心对从安装场所临时拆卸下被检流量计进行检定的中心体积管。
在体积管首次运行前，应根据GB/T17286.2中讨论的方法对体积管进行首次检定，确定标准容积。以后，要根据管理部门和与计量有关的各方认同的检定周期，对体积管进行后续检定。当对体积管进行改进、修复或维修，且影响到体积管的标准体积或计量性能时（例如，对检测开关进行维修、重新给体积管涂层等），同样要求重新检定体积管。
4 体积管操作中的误差来源
4.1 夹带空气和气泡
液流中夹带空气和气泡会导致体积管给出错误结果，流量计也会遇到同样的问题，有两个途径可产生这种情况:液体第一次进入系统时空气没有完全排净，或存在气蚀。
4.2 温度变化
对于体积管而言，温度稳定是获得准确检定结果的前提。如果体积管曾与管线断开，则当油品重新开始循环时需要一段时间才能达到温度平衡。
4.3 流量波动
流量计的性能与流量有关，在体积管运行期间应尽可能维持流量的稳定。
4.4 误动检测开关
安装在常规体积管上的检测开关是高度灵敏的测量装置，只有经过培训的人员才能对其进行维修和调整。维修检测开关能改变体积管的标准容积，因此必须重新检定体积管。
对于单向体积管，错误调整检测开关所引起的误差尤为严重。如果误动了一个检测开关，当置换球沿一个方向运动时可能导致正误差，沿相反方向运动时又可能导致负误差。在双向体积管中，两个不同方向的行程累加为全行程，这两个误差能部分抵消。但在单向体积管中，总是体现出全部影响。
4.5 置换器滑漏
置换器与体积管内壁之间应始终保持完全密封，这一点至关重要。如果不完全密封，则会出现经过置换器的液体滑漏或内漏，置换器所置换的液体体积也就不同于体积管的检定体积。为保证不出现这种麻烦，应按照规定的周期，从体积管中取出置换器并进行密封检查。
4.6 阀门泄漏
体积管阀门不能完全关断液流会导致严重的误差。这些阀门应具有双关断和检漏系统，以保证经常对其密封性进行检查。对于有些体积管，其双关断和检漏系统是自动操作的，因此在每次检定过程中可进行一次检查。
5 操作体积管
（1）安装移动式体积管应按特定顺序完成安装，并核实现场流量、压力、温度和所涉及液体的性质等技术参数，确保体积管适应此项工作。现场工作时确认被检流量计和管线接口、安排电源和液体处理设施等，并进行有效制动、支撑体积管，按要求做好体积管和计量管路、接地、电气等连接工作，如果置换器不在体积管内，应装入置换器并确保端盖密封。
（2）在实际检定开始前，应使体积管处于热平衡状态。虽然有时不是提高而是降低体积管温度，但这种操作通常都被称为“预热”以保证流量计和体积管在整个检定过程中都保持温度稳定的状态。让体积管连续地进行多次快速运行，抓紧机会排净残存空气或蒸气，核实检测开关和计数器都功能正常。如果在体积管预热过程中还有空余时间，则可对双关断检漏阀进行检查。
（3）定期检查影响准确度的因素，对球表面的损坏情况、密封、置换球直径、置换活塞内漏、双关断检漏阀等项目进行检查，并保证体积管充满液体后不再有残存空气。
（4）核实压力、温度和流量处于稳定状态，然后立即发射置换器进行第一次检定。并按记录格式记录检定结果，至少快速地连续重复五次完整操作，以获得最少五次的全套检定结果。确定该组结果的重复性，如果必要，追加检定次数，以得到好的重复性结果。如果还不能得到符合要求的重复性，则应停止操作，查找出现问题的原因。如果使用中心站体积管，则应在流量计预定的运行条件下对其进行检定。在使用小容积体积管的场合，一次检定运行通常由置换器的多次往返组成，一般由体积管控制系统自动执行。
（5）结果验证。状态不稳定或流量计、体积管出故障，通常使得计量系统的重复性变差，因此有必要立即检查五次或更多次的检定结果，这些结果应在相同条件下快速连续运行中得到。如果这些结果的一致性较好，则表明该结果是可接受的。需要强调的是，重复性良好并不证明结果的正确。某些因素可能导致这些结果以相同的数量偏向某一错误值，此时一系列连续的测试仅仅在重复一个错误的结果。重复性良好至少能说明设备的功能正常，而重复性较差总能表明某些仪器存在严重问题。
在体积管操作中，可使用极差法进行判定数据是否可靠。对于一组结果，如果极差大到不可接受，则必须再进行一系列检定获得另一组数据，以期导致重复性较差的某种因素已自行消除。但如果其重复性依然不可接受，则有必要暂停检定，查找出现问题的原因。一般地说，发现故障比确定故障原因并能消除故障容易得多，通过体积管使用指南可以帮助快速查找可疑故障，确定故障原因后采取纠正措施。
