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    現場校準氣體轉子流量計研究
    發布時間:2022-3-10 08:51:03

    摘要:氣體轉子流量計廣泛應用于各行業中氣體流量的測量,其準確度關系到生產過程的安全和產品質量,因此需要對現場的轉子流量計進行校準。文章就使用標準表法校準過程中碰到的一些問題進行一些討論。
    1引言
      轉子流量計具有性能可靠、結構簡單、讀數方便、價格低廉、安裝使用方便等優點,是工業生產過程中測量流量應用較多的儀表,廣泛應用于化工、制藥、石油、冶金、輕工業和科研部門。大量的流量計在現場使用,拆卸不便,運輸不易,需要對其進行現場校準。
    2轉子流量計的工作原理
      轉子流量計又稱浮子流量計,是變面積式流量計的一種,其是由一個上大下小的錐形管和-個置于錐形管內可以上下自由移動的轉子(也稱浮子)構成。轉子流量計本體可以用兩端法蘭、螺紋或軟管與測量管道連接,垂直安裝在測量管道上。當流體自下而上流入錐管時,被轉子截流,這樣在轉子上、下游之間產生壓力差,轉子在壓力差的作用下上升,這時作用在轉子上的力有三個:流體對轉子的動壓力、轉子在流體中的浮力和轉子自身的重力。對于給定的轉子流量計,轉子大小和形狀已經確定,因此它在流體中的浮力和自身重力都是已知的常量,唯有流體對浮子的動壓力是隨流速的大小而變化的。因此當流體流速變大或變小時,轉子將作向上或向下的移動,相應位置的流動截面積也發生變化,直到流速變成平衡時對應的速度,轉子就在新的位置.上穩定。對于一臺給定的轉子流量計,轉子在錐管中的位置與流體流經錐管的流量的大小成一一對應關系。利用這-對應關系轉子流量計就可以測量流量。
    3轉子流量計的校準
      轉子流量計的校準主要有標準表法、容積法和稱量法。通常使用標準表法,即以標準流量計(準確度優于被校流量計基本誤差限的1/2的轉子流量計)為標準與被校流量計串聯,用比較法達到校準流量計的目的。標準表法流量標準裝置具有經濟、簡單、方便的優點,不需要花費太多去建立一次流量標準裝置,只需定期把標準流量計進行校準就行了,因此這種方法常常在現場使用。
     
    4校準中應注意的問題
    4.1使用問題
      在校準和使用氣體轉子流量計時,要注意必須垂直安裝,尤其是在現場校準時,環境條件復雜,流量計安裝垂直,使流體自下而.上通過流量計,才能保證轉子流量計工作正常,讀數準確。轉子對粘污比較敏感,如果粘附有污垢則轉子的質量、環形通道的截面積會發生變化,甚至還可能出現轉子不能上下垂直浮動的情況,從而引起測量誤差。所以被測介質要潔凈,否則會引起轉子與管壁磨擦,帶來附加誤差。因此,在現場校準裝置中需要設置過濾器,保證氣體的干凈。在校準時,要注意在流量計前后的直管段要符合技術要求,選用的介質盡量與工作中的介質一致,如果介質不同,要考慮不同介質對流量計性能的影響,提高測量的準確度。
    4.2流量計入口負壓問題
      在校準和使用轉子流量計時,要將采樣裝置和流量調節閥放在流量計出口端的下游避免入口端出現抽氣負壓,即在入口端形成了低于大氣壓的入口氣壓。一旦入口端出現負壓,那么轉子流量計的校準結果將與實際流量有一-定的誤差,誤差的大小視入口負壓的大小而定,入口負壓越大,流量計指示值誤差也就越大。
    4.3穩定流量問題
      在校準轉子流量計時使用的氣流必須是均勻的穩定氣流,不能是有振動的脈動流量。對于脈動氣流,原則.上不能用于轉子流量計的校準,否則將出現嚴重的誤差。若是脈動氣流,轉子流量計的指示值偏離實際流量值。利用皂膜流量計在沒有穩流措施的情況下校準轉子流量計,數據如表1所示。因此,要在校準的氣路中采取穩流的措施,如加裝氣流調節閥,使氣流變成穩定氣流,才能保證轉子流量計測量指示值的準確性。
     
    4.4示值修正問題
      轉子流量計的刻度流量均是在標準狀態下標定的流量(即流量計的氣體絕對壓力在101.325kPa和流量計的氣體溫度在20時的流量)。而在實際的校準和測量使用中,環境的壓力和溫度都是可變的,與試驗室中的環境條件有很大的差距。因此流體的狀態是可變的,其測量的實際流量與刻度流量不可能保持一致,甚至還會出現錯誤。要保證測量的準確性,就要考慮溫度和壓力因素對流量值進行修正。在校準管路中的轉子流量計的入口處實時測量流體的溫度和壓力,然后用式(1)進行流量修正
     
      式中qm是流量計的刻度流量qs為流量計在刻度狀態下的實際流量qmax為流量計的.上限刻度流量。
      由數學模型可以得出輸入量qm的不確定度主要由對轉子流量計進行重復性測量引入。輸入量qs的不確定度由溫度、壓力、垂直度等修正因素引入。因此標準不確定的分量有(1)被校流量計重復測量引入的不確定度(2)標準流量計引入的不確定度(3)測量流量計入口處大氣壓力引入的不確定度(4)測量流量計入口處溫度引入的不確定度(5)流量計分辨力引入的不確定度(6)安裝垂直度引入的不確定度。
    5結語
      標準表法以其簡單、方便的特點廣泛運用于氣體轉子流量計的現場校準,但流量計量中影響流量測量準確度的因素很多,環境壓力、溫度、安裝垂直度、氣流平穩度、均勻度等都將對流量計的示值產生重大影響,只有充分認識并采取相應的解決措施才能保證測量的準確性。

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