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现场校准气体转子流量计研究
发布时间:2022-3-10 08:51:03

摘要:气体转子流量计广泛应用于各行业中气体流量的测量,其准确度关系到生产过程的安全和产品质量,因此需要对现场的转子流量计进行校准。文章就使用标准表法校准过程中碰到的一些问题进行一些讨论。
1引言
  转子流量计具有性能可靠、结构简单、读数方便、价格低廉、安装使用方便等优点,是工业生产过程中测量流量应用较多的仪表,广泛应用于化工、制药、石油、冶金、轻工业和科研部门。大量的流量计在现场使用,拆卸不便,运输不易,需要对其进行现场校准。
2转子流量计的工作原理
  转子流量计又称浮子流量计,是变面积式流量计的一种,其是由一个上大下小的锥形管和-个置于锥形管内可以上下自由移动的转子(也称浮子)构成。转子流量计本体可以用两端法兰、螺纹或软管与测量管道连接,垂直安装在测量管道上。当流体自下而上流入锥管时,被转子截流,这样在转子上、下游之间产生压力差,转子在压力差的作用下上升,这时作用在转子上的力有三个:流体对转子的动压力、转子在流体中的浮力和转子自身的重力。对于给定的转子流量计,转子大小和形状已经确定,因此它在流体中的浮力和自身重力都是已知的常量,唯有流体对浮子的动压力是随流速的大小而变化的。因此当流体流速变大或变小时,转子将作向上或向下的移动,相应位置的流动截面积也发生变化,直到流速变成平衡时对应的速度,转子就在新的位置.上稳定。对于一台给定的转子流量计,转子在锥管中的位置与流体流经锥管的流量的大小成一一对应关系。利用这-对应关系转子流量计就可以测量流量。
3转子流量计的校准
  转子流量计的校准主要有标准表法、容积法和称量法。通常使用标准表法,即以标准流量计(准确度优于被校流量计基本误差限的1/2的转子流量计)为标准与被校流量计串联,用比较法达到校准流量计的目的。标准表法流量标准装置具有经济、简单、方便的优点,不需要花费太多去建立一次流量标准装置,只需定期把标准流量计进行校准就行了,因此这种方法常常在现场使用。
 
4校准中应注意的问题
4.1使用问题
  在校准和使用气体转子流量计时,要注意必须垂直安装,尤其是在现场校准时,环境条件复杂,流量计安装垂直,使流体自下而.上通过流量计,才能保证转子流量计工作正常,读数准确。转子对粘污比较敏感,如果粘附有污垢则转子的质量、环形通道的截面积会发生变化,甚至还可能出现转子不能上下垂直浮动的情况,从而引起测量误差。所以被测介质要洁净,否则会引起转子与管壁磨擦,带来附加误差。因此,在现场校准装置中需要设置过滤器,保证气体的干净。在校准时,要注意在流量计前后的直管段要符合技术要求,选用的介质尽量与工作中的介质一致,如果介质不同,要考虑不同介质对流量计性能的影响,提高测量的准确度。
4.2流量计入口负压问题
  在校准和使用转子流量计时,要将采样装置和流量调节阀放在流量计出口端的下游避免入口端出现抽气负压,即在入口端形成了低于大气压的入口气压。一旦入口端出现负压,那么转子流量计的校准结果将与实际流量有一-定的误差,误差的大小视入口负压的大小而定,入口负压越大,流量计指示值误差也就越大。
4.3稳定流量问题
  在校准转子流量计时使用的气流必须是均匀的稳定气流,不能是有振动的脉动流量。对于脉动气流,原则.上不能用于转子流量计的校准,否则将出现严重的误差。若是脉动气流,转子流量计的指示值偏离实际流量值。利用皂膜流量计在没有稳流措施的情况下校准转子流量计,数据如表1所示。因此,要在校准的气路中采取稳流的措施,如加装气流调节阀,使气流变成稳定气流,才能保证转子流量计测量指示值的准确性。
 
4.4示值修正问题
  转子流量计的刻度流量均是在标准状态下标定的流量(即流量计的气体绝对压力在101.325kPa和流量计的气体温度在20时的流量)。而在实际的校准和测量使用中,环境的压力和温度都是可变的,与试验室中的环境条件有很大的差距。因此流体的状态是可变的,其测量的实际流量与刻度流量不可能保持一致,甚至还会出现错误。要保证测量的准确性,就要考虑温度和压力因素对流量值进行修正。在校准管路中的转子流量计的入口处实时测量流体的温度和压力,然后用式(1)进行流量修正
 
  式中qm是流量计的刻度流量qs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。
  由数学模型可以得出输入量qm的不确定度主要由对转子流量计进行重复性测量引入。输入量qs的不确定度由温度、压力、垂直度等修正因素引入。因此标准不确定的分量有(1)被校流量计重复测量引入的不确定度(2)标准流量计引入的不确定度(3)测量流量计入口处大气压力引入的不确定度(4)测量流量计入口处温度引入的不确定度(5)流量计分辨力引入的不确定度(6)安装垂直度引入的不确定度。
5结语
  标准表法以其简单、方便的特点广泛运用于气体转子流量计的现场校准,但流量计量中影响流量测量准确度的因素很多,环境压力、温度、安装垂直度、气流平稳度、均匀度等都将对流量计的示值产生重大影响,只有充分认识并采取相应的解决措施才能保证测量的准确性。

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