便攜式小型氣體流量標準裝置的研制

摘 要 本文介紹了標準表組合法的便攜式小型氣體流量標準裝置的原理、組成、主要技術措施。本裝置的測量擴展不確定度達到了0.75%（k=2）。

關鍵詞 氣體流量標準裝置 標準表法 控制系統

中圖分類號：TH814 文獻標識碼：A

便攜式小型氣體流量標準裝置的設計初衷是檢測服務到現場，其具有體積小巧，重量輕，易拆解等特點。本裝置主要適用于膜式燃氣表、流量小于260m3/h的容積式、速度式等氣體流量計的檢定、校準工作。

1 原理及組成

1.1 測量原理

裝置是利用標準表組合法測量的氣體流量標準。標準表組由三臺標準表組成，可以分別進行單獨和組合測量，每一塊標準表都有獨立的管路，測溫，測壓，數據采集，數據傳輸系統，通過計算機進行數據處理和控制根據流體的連續測量原理，通過標準流量與被檢表的示值比較，實現對被檢流量計的檢定和校準工作。

1.2 裝置的構成

整套裝置依據不同的功能可以分為氣源及控制系統，標準表系統，管路系統，補償系統，數據采集處理系統。

氣源選用上海的HG2200S型漩渦氣泵。控制部分主要用于控制風機轉速。

標準表系統主要由兩塊DN50標準渦輪流量計和一臺DN50標準羅茨流量計。

管路系統主要包括DN50標準表管道3條；標準表管路分離罐；標準表管路匯集罐；被檢表管路；變徑接頭；塑料軟管；意式超薄型球閥、普通球閥等。

補償系統主要涉及溫度、壓力的測量。溫度的測量主要依靠四支01029型不銹鋼Pt100A級鉑電阻溫度傳感器及0.2級RTT型溫度變送器；壓力的測量主要由四支0.25級差壓傳感器和一支0.25級絕壓傳感器承擔。

數據采集處理系統主要分為兩部分，一部分是數據采集系統，另一部分是數據處理系統。

2 主要技術措施

2.1 標準器組

為了提升標準流量計的計量準確度，對每臺流量計按流量范圍分段在線標定確定儀表系數，并對流量計輸出加裝旋轉編碼器，保證每一臺標準流量計使用流量點的流量測量不確定度在0.5%以內。

2.2 補償系統

熱電阻按10℃間隔，對各點逐個標定其阻值，修正熱電阻誤差。熱電阻插入深度均為管路中心處，保證每支溫度傳感器的測溫可靠。通過以上措施確保不確定度控制在0.2%。

2.3 管路設計

為了減小風機轉動引起脈動流和降低流場的擾動，采取了以下措施：通過延長軟管增加了風機與標準表系統之間的距離；在標準表與風機之間增加了一個為10L的滯止容器；在渦輪流量計進氣口端安裝了50cm的直管段。此外還設計了標準表管路匯集罐，實現了多表組合測量。

2.4 氣源系統

通過筆記本電腦軟件指令可以通過控制變頻器來達到控制氣泵的轉速，實現不同流速的流場。通過測試其流量大于10 m3/h時，其調節流量與預設流量偏差小于5%。

2.5 控制系統

針對檢定對象設計了三種檢定模式：膜式燃氣表、容積式流量計、速度式流量計模式。根據三種流量計類型和對應地檢定規程分別設計了溫壓補償和數據處理程序；針對現場情況，設計了兩種檢定方式：自動檢定和手動檢定。

對于針對不同流量值下，標準表或標準表組的選擇系統也做了準備，計算機會根據預設檢定流量在檢定開始前彈出對話框提醒檢定人員打開或關閉相應閥門。

2.6 數學模型

（1）

（2）

2.7 標準表組合測量的不確定度

整套裝置測量范圍較寬，單個標準流量計難以覆蓋整個流量范圍，因此需要組合測量。針對50 m3/h以下的流量選擇羅茨流量計作為標準，其量程比較寬流量下限小；針對50～200 m3/h之間的流量選擇兩塊渦輪流量計作為標準；針對流量值大于200 m3/h的則三塊標準流量計同時啟用。

依據并聯標準流量計總流量的相對擴展不確定度不會大于標準流量計相對擴展不確定度中最大的那個相對擴展不確定度的理論，并考慮到環境及人為等因素的影響，整套裝置的測量不確定度為0.75%（k=2）。

3 結束語

表1

該裝置通過音速噴嘴氣體流量標準裝置檢定，整個裝置的擴展不確定度為0.75%（k=2）。便攜式小型氣體流量標準裝置研制的成功，使現場檢定成為可能，對提高計量服務水平更好的為用戶服務有很大幫助。

參考文獻

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