气体流量计生产厂家

专家指导选型 24小时售后服务
当前位置:网站首页 > 选型手册 >

负压法实流标定高压损气体浮子流量计的实验

时间:2018/04/09来源:未知

采用真空泵使气体分别流经高压浮子流量计和音速喷嘴装置, 从而实现负压法实流标定高压气体浮子流量计。此法弥补了钟罩正吹法小口径管路流量较小以及反吹法操作繁琐, 量程较小等缺陷, 解决了高压损气体浮子流量计溯源难的问题。

浮子流量计主要用于气体、液体的流量测量, 由于其结构简单、使用方便、价格便宜, 广泛应用于工业、医疗等各个行业。气体浮子流量计的检定装置一般采用钟罩式气体流量标准装置、活塞式气体流量标准装置和皂膜式气体流量标准装置。

受装置本身结构的影响, 以上3种方法可对低压损气体浮子流量计进行溯源, 对高压损气体浮子流量计往往做不到满量程溯源。钟罩反吹法能溯源高压损浮子流量计, 但反吹法限于钟罩的容积, 操作繁琐且易造成钟罩喷油。

本文尝试采用标准表 (音速喷嘴) 法, 通过真空泵产生负压, 将高压浮子流量计与音速喷嘴流量装置进行串联, 对比两者流量值, 从而实现对高压损气体浮子流量计进行实流标定。

1 流量标准装置组成及工作原理

流量标准装置组成如图1所示, 采用音速喷嘴作为标准表, 音速喷嘴具有结构简单、体积小、性能稳定、重复性好、精度高等优点应用广泛。调整瞬时流量, 将被检浮子流量计与音速喷嘴装置瞬时值进行比对, 从而达到实流标定高压浮子流量计的目的。

真空泵将空气由被检表的上游管段入口吸入, 经过被检表前直管段、被检表和被检表下游直管段进入滞止容器, 在滞止容器的下游, 有一组音速喷嘴, 控制音速喷嘴下游的开关阀门, 可以任意选择所要开关的音速喷嘴, 以达到改变被检表流量的目的。滞止容器需要测温测压, 代入公式计算可以得到通过音速喷嘴的质量流量, 亦即通过被检表处的质量流量。通过测量被检表处的温度和压力, 可以计算出空气密度, 进而得到标准体积流量。

图1 流量标准装置结构示意图

图1 流量标准装置结构示意图

 

1—真空泵;2—储气罐;3—汇流管 (容器) ;4—开关阀;5—音速文丘利喷嘴;6—滞止容器温度计;7—滞止容器压力计;8—滞止容器;9—流量调节阀;10—被检表温度变送器;11—被检表压力变送器;12—被检浮子流量计 (垂直安装) 。

真空泵的能力应满足下列2个条件: (1) 真空泵所提供的流量应大于被检流量计的最大流量。 (2) 在测量过程中, 真空泵所提供的真空度应满足音速喷嘴的临界压力比。

本装置共配置11个音速喷嘴, 整个测量范围为 (1~1 600) m/h, 扩展不确定度为0.25% (k=2) , 配套设备如表1所示。

表1 装置计量标准器和配套设备    下载原表

表1 装置计量标准器和配套设备

2 实验结果

以2.5级的金属管浮子流量计为例, 量程为30~300 m/h, DN50管径, 最大耐压1.6 MPa, 最大压力损失为19 k Pa。如果采用钟罩正吹法, 以钟罩内压根本吹不动该金属管浮子流量计。

在负压法音速喷嘴标准表法装置试验该浮子流量计, 实验结果如表2所示。

表2 试验数据    下载原表

表2 试验数据

3 不确定度分析

3.1 建立数学模型

浮子流量计示值误差可以表示为:

 

计算公式

 

式中:qvs为流量计的刻度流量;qv为流量计在刻度状态下的实际流量;qmax为流量计的上限刻度流量。

临界流音速喷嘴换算到标准刻度公式如下:

 

计算公式

 

式中:Cd为流出系数;C为流函数;d为喷嘴喉部直径;Zs为滞止状态下的气体压缩系数;R为通用气体常数;M为气体摩尔质量;qv为流量计刻度状态下的实际流量;pn、ps、pm为分别为标准状态下、装置内和流量计的气体绝对压力;Tn、Ts、Tm为分别为标准状态下、装置内和流量计的气体热力学温度。

3.2 不确定度传播率

 

计算公式

 

3.3 标准不确定度评定

3.3.1 流量计的测量重复性带来的不确定度

取重复性最大点的重复性作为该流量计的重复性, 由极差法确定该浮子流量计最大重复性引入的不确定分量为:

 

计算公式

 

3.3.2 标准装置的不确定度

标准装置为标准表法气体流量标准装置, 扩展不确定度0.25% (k=2) , 所以不确定度分量为:

 

计算公式

 

3.3.3 温度测量的不确定度

在本装置中, 温度变送器的量程为0~50℃, 最大允许误差为±0.2℃, 气体温度为20℃, 则温度变送器带来的不确定度为:

 

计算公式

 

3.3.4 压力测量的不确定度

压力变送器测量范围为80~110 k Pa, 准确度为等级为0.075级, 按矩形分布考虑, 则:

 

计算公式

 

根据不确定度传播率, 不确定度分析如表3所示。

表3 不确定度分析    下载原表

表3 不确定度分析

3.4 合成标准不确定度计算

以上各项标准不确定度分量是互不相关的, 所以合成标准不确定度为:

 

计算公式

 

3.5 扩展标准不确定度计算

因主要分量中qvs和qs可视为正态分布, 因此可取包含因子k=2, 则:

 

计算公式

 

4 结束语

从上述可以看出, 本次实验能够满足高压损浮子流量计的检校, 在实验过程中还发现一些待完善的地方, 总结如下:

(1) 流量调节。由于浮子流量计检校是看浮子指示读数, 所以需要将浮子流量调整至浮子读数, 再读取标准流量计的瞬时量, 从而进行比较。而负压标准表法装置流量调节是通过喷嘴组合实现的, 在调节流量过程中需要反复调整, 不够快捷。

(2) 背压比。由于喷嘴需要在一定背压比下工作, 当高压浮子流量计需要进气压力过大, 压损过大时, 会对真空泵造成很大负荷, 需根据不同压力选取不同功率的真空泵。

(3) 高压浮子流量计浮子上下跳动问题。有些高压浮子流量计由于压力关系在小流量区域浮子会幅度上下跳动, 此时需加装稳流阀才能解决问题。


常见问题推荐
资料查询
价格咨询
江苏华云仪表有限公司
销售电话:0517-86996066
公司传真:0517-86883033
手 机:18915186518
E-mail:[email protected]
公司地址:江苏省淮安市金湖县工业园同泰大道99号