氣渦輪流量計的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的比對試驗數(shù)據(jù)分析

摘要：通過對氣渦輪流量計檢定條件及使用條件一致性限定及技 術(shù)處理,提高了氣渦輪流量計使用準(zhǔn)確度。然后再通過對空氣-蒸汽介質(zhì)替代換算系數(shù)的實驗研究,確定了空氣-蒸汽換算系數(shù)。*次用氣渦輪流量計作為標(biāo)準(zhǔn)用于蒸汽流量量值的傳遞，研究了氣體流量裝置,并獲得了較為滿意的結(jié)果。
引言
蒸汽流量計的檢定技術(shù),目前在國內(nèi)仍處于研究階段,國內(nèi)一些生產(chǎn)廠相繼建立了以蒸汽為工作介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置。但因耗能大,工作條件不好等因素而在努力尋求以空氣為工作介質(zhì)的新途徑。經(jīng)調(diào)查,目前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)的以空氣為工作介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)裝置主要有二種:一是音速噴嘴式，其裝置測定精度雖然滿足了檢定要求,但裝置造價高,每臺約100多萬元。實踐證明,其技術(shù)是可行的,但投資費用及管理運行費用龐大, - .般計量檢定機(jī)構(gòu)不可能普遍采用。其二是風(fēng)機(jī)孔板式，該裝置雖然造價不高,但準(zhǔn)確度低,加之該類裝置壓力損失大,而風(fēng)源壓力低,故量程往往不能滿足檢定要求，**計量部門已確認(rèn)這一一點。另外國內(nèi)有些單位也在尋求用渦街流量計來代替噴嘴或孔板的嘗試，但使用參數(shù)尚不成熟。
為解決上述蒸汽計量檢定的難題，我們參與研制了LDQ- KJ- 100型氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。*次把氣渦輪流量計應(yīng)用于氣體(含蒸汽)流量量值的傳遞中,并獲得了較為滿意的結(jié)果。
1氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置簡介
1.1裝置的結(jié)構(gòu)
該裝置主要由風(fēng)源、標(biāo)準(zhǔn)流量、被檢流量和數(shù)據(jù)處理等四部分組成,如圖1所示。風(fēng)源部分由柴油機(jī)和羅茨鼓風(fēng)機(jī)構(gòu)成,靜壓力(表)為0.05 MPa,風(fēng)量為40m3/min,滿足被檢表流量上限要求。標(biāo)準(zhǔn).流量部分由氣渦輪流量計、壓力表和溫度計等構(gòu)成，以產(chǎn)生具有規(guī)定準(zhǔn)確度的標(biāo)準(zhǔn)流量值。被檢流量由被檢表(如分流旋翼式蒸汽流量計)、壓力表溫度計和消音器等構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理部分由計算機(jī)、工作臺等構(gòu)成，此外還有手動葫蘆、支架、閥門和管路等輔助部件。

1.2 裝置的工作原理
從風(fēng)源排出的具有--定流量的空氣經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)表和被檢流量計時,在標(biāo)準(zhǔn)表中即產(chǎn)生一定頻率的電脈沖信號,經(jīng)與之配合的二次顯示儀表輸人電路放大整形后,送人系數(shù)單元,把脈沖單位轉(zhuǎn)換為流量單位,再送入顯示單元進(jìn)行累計量的數(shù)字顯示,然后通過介質(zhì)換算系數(shù)及溫度、壓力等全面修正得出流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)表的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量流量,再通過與被檢表的指示質(zhì)量流量進(jìn)行比較,即可得出被檢表在該流量下的相對誤差。
1.3 裝置的主要技術(shù)指標(biāo)(由河北省計量院認(rèn)定)
1)裝置風(fēng)源流量上限:40m'/min
2)風(fēng)源壓力:0.035 ~0.05MPa
3)量程:10 ~440L/s
4)流量穩(wěn)定度:≤1%
5)裝置精確度:1.15% (置信概率P=95% )壓力表為0.25級的標(biāo)準(zhǔn)壓力表,溫度計分度值為0.1℃的二等標(biāo)準(zhǔn)溫度計。裝置準(zhǔn)確度的評定公式為:

式中:δ為裝置的準(zhǔn)確度;δ?為標(biāo)準(zhǔn)表的流速準(zhǔn)確度;δD為標(biāo)準(zhǔn)表前的管道內(nèi)徑準(zhǔn)確度;δP為壓力表的準(zhǔn)確度;δr為溫度計的準(zhǔn)確度。
2氣體 流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新
2.1標(biāo)準(zhǔn)流量部分是該裝置的關(guān)鍵
標(biāo)準(zhǔn)表的選擇可以有多種,本裝置選擇渦輪流量傳感器做標(biāo)準(zhǔn)表,充分利用了該表量程寬、壓力損失小。、易驅(qū)動、重復(fù)性好、便于控制和調(diào)節(jié)等諸多優(yōu)點。一是擴(kuò)展了裝置的流量測量范圍,滿足了被檢表的量程要求;二是大大降低了標(biāo)準(zhǔn)表的成本。
2.2裝置的準(zhǔn)確度是裝置的主要技術(shù)指標(biāo)
本裝置的數(shù)據(jù)處理利用了計算機(jī)技術(shù)，在國內(nèi)*次采用了國外流量界提出的一種理論誤差跟蹤法。其原理是:在流量計的性能穩(wěn)定即重復(fù)性好的前提下,用計算機(jī)技術(shù)把該標(biāo)準(zhǔn)表檢定時流量標(biāo)準(zhǔn)值(相對真值)加以對應(yīng)復(fù)現(xiàn)(標(biāo)準(zhǔn)表檢定時的檢定點與作為標(biāo)準(zhǔn)表使用時的使用點相吻合),從而逐點消除了該表的系統(tǒng)誤差,只剩下了隨機(jī)誤差(實際是重復(fù)性誤差)表征標(biāo)準(zhǔn)表的實際準(zhǔn)確度,這樣便將名義準(zhǔn)確度等級為1.5級的氣體氣渦輪流量計的準(zhǔn)確度提高到了0.5%左右。
2.3空氣與蒸汽的換算 系數(shù)的確定
這是影響裝置準(zhǔn)確度的一個重要因素。我們在查閱了國內(nèi)大量有關(guān)資料的基礎(chǔ)上,分別在空氣及蒸汽測量裝置上,進(jìn)行了上百次系列實驗,通過對大量不同介質(zhì)、不同流量范圍及不同測量條件下的實驗數(shù)據(jù),進(jìn)行了回歸處理后,確定了空氣-蒸汽換算的*佳換算系數(shù),為氣渦輪流量計,以壓縮空氣為介質(zhì)檢定蒸汽流量計提供了必要條件。
3氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的比對試驗數(shù)據(jù)
1)對同一臺蒸汽流量計在該裝置上的檢定結(jié)果與蒸汽流量檢定裝置上鑒定結(jié)果的比對如表1所示。該裝置準(zhǔn)確度為1.25%。表1所列數(shù)據(jù)為誤差*大值。
2)裝置主要技術(shù)參數(shù)與同類裝置的比對,如表2所示。

4結(jié)論
1)用氣渦輪流量計作為傳遞標(biāo)準(zhǔn)的該裝置,具有量程寬、壓損小、重復(fù)性好等優(yōu)點,克服了其它類型裝置壓損大、量程不夠的缺陷，且造價低廉、其投資是音速噴嘴式裝置的20%左右。
2)對標(biāo)準(zhǔn)表的主要誤差項(系統(tǒng)誤差)采用誤差跟蹤法進(jìn)行了消除,大大提高了裝置測量準(zhǔn)確度。
3)對蒸汽流量量值傳遞中空氣-蒸汽換算系數(shù),由大量實驗數(shù)據(jù)通過回歸處理來確定,置信度比較高。

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