摘要：氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)廣泛應(yīng)用于各行業(yè)中氣體流量的測(cè)量,其精度關(guān)系到生產(chǎn)過程的安全和產(chǎn)品質(zhì)量,因此需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。文章就使用標(biāo)準(zhǔn)表法校準(zhǔn)過程中碰到的一些問題進(jìn)行一些討論。
1引言
轉(zhuǎn)子流量計(jì)具有性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、讀數(shù)方便、價(jià)格低廉、安裝使用方便等優(yōu)點(diǎn),是工業(yè)生產(chǎn)過程中測(cè)量流量應(yīng)用較多的儀表,廣泛應(yīng)用于化工、制藥、石油、冶金、輕工業(yè)和科研部門。大量的流量計(jì)在現(xiàn)場(chǎng)使用,拆卸不便,運(yùn)輸不易,需要對(duì)其進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)。
2轉(zhuǎn)子流量計(jì)的工作原理
轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱浮子流量計(jì),是變面積式流量計(jì)的一種,其是由一個(gè)上大下小的錐形管和-個(gè)置于錐形管內(nèi)可以上下自由移動(dòng)的轉(zhuǎn)子(也稱浮子)構(gòu)成。轉(zhuǎn)子流量計(jì)本體可以用兩端法蘭、螺紋或軟管與測(cè)量管道連接,垂直安裝在測(cè)量管道上。當(dāng)流體自下而上流入錐管時(shí)，被轉(zhuǎn)子截流,這樣在轉(zhuǎn)子上、下游之間產(chǎn)生壓力差,轉(zhuǎn)子在壓力差的作用下上升,這時(shí)作用在轉(zhuǎn)子上的力有三個(gè):流體對(duì)轉(zhuǎn)子的動(dòng)壓力、轉(zhuǎn)子在流體中的浮力和轉(zhuǎn)子自身的重力。對(duì)于給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子大小和形狀已經(jīng)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(duì)浮子的動(dòng)壓力是隨流速的大小而變化的。因此當(dāng)流體流速變大或變小時(shí)，轉(zhuǎn)子將作向上或向下的移動(dòng),相應(yīng)位置的流動(dòng)截面積也發(fā)生變化,直到流速變成平衡時(shí)對(duì)應(yīng)的速度，轉(zhuǎn)子就在新的位置.上穩(wěn)定。對(duì)于一臺(tái)給定的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子在錐管中的位置與流體流經(jīng)錐管的流量的大小成一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。利用這-對(duì)應(yīng)關(guān)系轉(zhuǎn)子流量計(jì)就可以測(cè)量流量。
3轉(zhuǎn)子流量計(jì)的校準(zhǔn)
轉(zhuǎn)子流量計(jì)的校準(zhǔn)主要有標(biāo)準(zhǔn)表法、容積法和稱量法。通常使用標(biāo)準(zhǔn)表法,即以標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)(精度被校流量計(jì)基本誤差限的1/2的轉(zhuǎn)子流量計(jì))為標(biāo)準(zhǔn)與被校流量計(jì)串聯(lián),用比較法達(dá)到校準(zhǔn)流量計(jì)的目的。標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置具有經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、方便的優(yōu)點(diǎn)，不需要花費(fèi)太多去建立一次流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,只需定期把標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)就行了，因此這種方法常常在現(xiàn)場(chǎng)使用。
4校準(zhǔn)中應(yīng)注意的問題
4.1使用問題
在校準(zhǔn)和使用氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)時(shí),要注意必須垂直安裝,尤其是在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí),環(huán)境條件復(fù)雜，流量計(jì)安裝垂直,使流體自下而.上通過流量計(jì),才能保證轉(zhuǎn)子流量計(jì)工作正常,讀數(shù)正確。轉(zhuǎn)子對(duì)粘污比較敏感,如果粘附有污垢則轉(zhuǎn)子的質(zhì)量、環(huán)形通道的截面積會(huì)發(fā)生變化,甚至還可能出現(xiàn)轉(zhuǎn)子不能上下垂直浮動(dòng)的情況,從而引起測(cè)量誤差。所以被測(cè)介質(zhì)要潔凈,否則會(huì)引起轉(zhuǎn)子與管壁磨擦,帶來附加誤差。因此,在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)裝置中需要設(shè)置過濾器,保證氣體的干凈。在校準(zhǔn)時(shí),要注意在流量計(jì)前后的直管段要符合技術(shù)要求，選用的介質(zhì)盡量與工作中的介質(zhì)一致,如果介質(zhì)不同,要考慮不同介質(zhì)對(duì)流量計(jì)性能的影響,提高測(cè)量的精度。
4.2流量計(jì)入口負(fù)壓?jiǎn)栴}
在校準(zhǔn)和使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)時(shí),要將采樣裝置和流量調(diào)節(jié)閥放在流量計(jì)出口端的下游避免入口端出現(xiàn)抽氣負(fù)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(xiàn)負(fù)壓，那么轉(zhuǎn)子流量計(jì)的校準(zhǔn)結(jié)果將與實(shí)際流量有一定的誤差，誤差的大小視入口負(fù)壓的大小而定，入口負(fù)壓越大，流量計(jì)指示值誤差也就越大。
4.3穩(wěn)定流量問題
在校準(zhǔn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)時(shí)使用的氣流必須是均勻的穩(wěn)定氣流,不能是有振動(dòng)的脈動(dòng)流量。對(duì)于脈動(dòng)氣流,原則.上不能用于轉(zhuǎn)子流量計(jì)的校準(zhǔn)，否則將出現(xiàn)嚴(yán)重的誤差。若是脈動(dòng)氣流，轉(zhuǎn)子流量計(jì)的指示值偏離實(shí)際流量值。利用皂膜流量計(jì)在沒有穩(wěn)流措施的情況下校準(zhǔn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)，數(shù)據(jù)如表1所示。因此,要在校準(zhǔn)的氣路中采取穩(wěn)流的措施，如加裝氣流調(diào)節(jié)閥,使氣流變成穩(wěn)定氣流，才能保證轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量指示值的正確率。
4.4示值修正問題
轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度流量均是在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下標(biāo)定的流量(即流量計(jì)的氣體絕對(duì)壓力在101.325kPa和流量計(jì)的氣體溫度在20時(shí)的流量)。而在實(shí)際的校準(zhǔn)和測(cè)量使用中,環(huán)境的壓力和溫度都是可變的,與試驗(yàn)室中的環(huán)境條件有很大的差距。因此流體的狀態(tài)是可變的,其測(cè)量的實(shí)際流量與刻度流量不可能保持一致，甚至還會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。要保證測(cè)量的正確率,就要考慮溫度和壓力因素對(duì)流量值進(jìn)行修正。在校準(zhǔn)管路中的轉(zhuǎn)子流量計(jì)的入口處實(shí)時(shí)測(cè)量流體的溫度和壓力,然后用式(1)進(jìn)行流量修正
式中qm是流量計(jì)的刻度流量qs為流量計(jì)在刻度狀態(tài)下的實(shí)際流量qmax為流量計(jì)的.上限刻度流量。
由數(shù)學(xué)模型可以得出輸入量qm的不確定度主要由對(duì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行重復(fù)性測(cè)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(biāo)準(zhǔn)不確定的分量有（1）被校流量計(jì)重復(fù)測(cè)量引入的不確定度（2）標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)引入的不確定度（3）測(cè)量流量計(jì)入口處大氣壓力引入的不確定度（4）測(cè)量流量計(jì)入口處溫度引入的不確定度（5）流量計(jì)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(jié)語
標(biāo)準(zhǔn)表法以其簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)廣泛運(yùn)用于氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)，但流量計(jì)量中影響流量測(cè)量精度的因素很多,環(huán)境壓力、溫度、安裝垂直度、氣流平穩(wěn)度、均勻度等都將對(duì)流量計(jì)的示值產(chǎn)生重大影響,只有充分認(rèn)識(shí)并采取相應(yīng)的解決措施才能保證測(cè)量的正確率。
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