氣體浮子流量計檢定數(shù)據(jù)處理方法

杜淑華，夏旭東，劉戎，羅鵬，韓文剛

(中航工業(yè)西安航空發(fā)動機(集團)有限公司 計量中心，陜西 西安710021)

0 引言

氣體浮子流量計廣泛應用于化工、石油、醫(yī)藥、實驗室分析和過程控制等領域。因此，氣體浮子流量計計量性能的檢定是很關鍵的。檢定所依據(jù)的規(guī)程為JJG257—2007 《浮子流量計》。常見的氣體浮子流量計的標定氣體是空氣，標定狀態(tài)為101325 Pa，20℃。這種標準刻度情況下檢定數(shù)據(jù)的處理可依據(jù)規(guī)程上所介紹的方法進行處理。但是流量計的標定狀態(tài)并不都是標準刻度狀態(tài)。對于刻度介質(zhì)不是空氣，刻度狀態(tài)不是標準狀態(tài)的非標準狀態(tài)的流量計，檢定數(shù)據(jù)的處理方法是不同的。下面介紹幾種非標準狀態(tài)的氣體浮子流量計檢定數(shù)據(jù)的處理方法。

1 基本原理

浮子流量計是以浮子在垂直錐形管內(nèi)隨著流量變化而升降，改變他們之間的流通面積來進行測量的體積流量儀表。氣體浮子流量計的基本流量方程為

式中:qV為氣體體積流量;A 為流通面積;Af為浮子的迎流面積;C 為阻力系數(shù);ρ 為流體介質(zhì)密度;Vf為流體的體積;ρf為浮子材料的密度。

2 常見類型及檢定數(shù)據(jù)處理方法

氣體流量計檢定采用容積法。用鐘罩式氣體流量標準裝置檢定氣體浮子流量計。可用排氣法或者進氣法，排氣法是氣體裝置排出氣體流入流量計，進氣法則是氣體由氣源經(jīng)過流量計流入氣體裝置。測量排氣(流入)氣體裝置的氣體體積和同步時間，已知氣體標準裝置內(nèi)和流量計處的氣體壓力和溫度，按下式計算出流量計在標準(刻度)狀態(tài)下的實際流量qn

式中:V 為排出(流入)裝置內(nèi)的氣體體積;t 為排出(流入)裝置內(nèi)時間;pn，ps，pm分別為標準狀態(tài)即刻度狀態(tài)下、裝置內(nèi)和流量計前的氣體絕對壓力，其中，pn=101325 Pa;Tn，Ts，Tm分別為標準狀態(tài)即刻度狀態(tài)下、裝置內(nèi)和流量計前的氣體熱力學溫度，Tn=293.15 K。

1)流量計非標準刻度狀態(tài):101325 Pa，氮氣，20℃。

這種氣體流量計的標定介質(zhì)為氮氣，所以不能用公式(2)直接修正。

由(1)式可得兩種氣體的流量關系為

式中:qV1為第一種氣體的體積流量;qV2為第二種氣體的體積流量;ρ1為流量計上標定氣體即氮氣的密度;ρ2為空氣的的密度。由于ρf≥ρ1，ρf≥ρ2，則式(4)可簡化為

則在刻度狀態(tài)下的實際流量為

2)在減壓器上安裝的氣體流量計，刻度狀態(tài):0.35 MPa，氬氣，20℃。

這種流量計除了標定介質(zhì)不是標準介質(zhì)，標定壓力也不是101325 Pa。這里的0.35 MPa 也是表壓，所以首先采用公式(5)進行密度修正。由ρ =可得

由于T1=T2=20℃，則刻度狀態(tài)下的實際流量為

式中:p 為流量計刻度狀態(tài)的絕對壓力，在這里p =101325 Pa+350000 Pa。

則在刻度狀態(tài)下的實際流量為

3 應用舉例

以刻度狀態(tài)為0.35 MPa，氬氣，20℃，量程為5～25 L/min 的流量計為例，取5，15，25 L/min 三個檢定點的檢定數(shù)據(jù)見表1 。

表1 檢定數(shù)據(jù)

使用公式(2)可算得實測流量和示值誤差見表2。

由表2 可得到未進行修正的實測流量與刻度流量相差甚遠，所以必須進行密度和壓力的修正。查得氬氣的密度1.662 kg/m3，空氣的密度為1.205 kg/m3。則通過式(8)可算得實測流量值并進一步計算了示值誤差見表3。

表2 實測流量和示值誤差

表3 實測流量值和誤差

4 總結(jié)

氣體浮子流量計的檢定數(shù)據(jù)的正確處理對判定一個流量計合格與否很重要。但是氣體浮子流量計的刻度狀態(tài)并不都是標準狀態(tài)，對于非標刻度狀態(tài)下的氣體浮子流量計的檢定數(shù)據(jù)還應應進行標定介質(zhì)和標定壓力狀態(tài)的修正。

［1］徐英華，沈文新，崔驪水. 浮子流量計［M］. 北京:中國計量出版社，2009.

［2］華陳權(quán)，王昌明. 非標刻度氣體轉(zhuǎn)子流量計的流量換算［J］. 化工自動化及儀表，2009 (5):48 －49.

［3］徐英華. JJG259 －2007 浮子流量計檢定規(guī)程［S］. 北京:中國計量出版社，2007.

［4］梁國偉，蔡武昌. 流量測量技術與儀表［M］. 北京:機械工業(yè)出版社，2002.

［5］辜亮波，付冬梅. 淺談氣體轉(zhuǎn)子流量計檢定與使用［J］. 計測技術，2008，28 (S1):116 －117.