天然氣流量計在氣體流量量值傳遞中的應(yīng)用
點擊次數(shù)：802 發(fā)布時間：2020-12-20 11:19:20
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天然氣流量計檢定條件及使用條件一致性限定及技術(shù)處理，提高了天然氣流量計使用準確度。然后再通過對空氣一氣體介質(zhì)替代換算系數(shù)的實驗研究，確定了空氣一氣體換算系數(shù)。**用天然氣流量計作為標準用于氣體流量量值的傳遞，研究了氣體流量裝置，并獲得了較為滿意的結(jié)果。
0 引言
氣體流量計的檢定技術(shù)，目前在國內(nèi)仍處于研究階段，國內(nèi)一些生產(chǎn)廠相繼建立了以氣體為工作介質(zhì)的標準裝置。但因耗能大，工作條件不好等因素而在努力尋求以空氣為工作介質(zhì)的新途徑。經(jīng)調(diào)查，目前國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)的以空氣為工作介質(zhì)的標準裝置主要有二種：一是音速噴嘴式，其裝置測定精度雖然滿足了檢定要求，但裝置造價高，每臺約100多萬元。實踐證明，其技術(shù)是可行的，但投資費用及管理運行費用龐大，一般計量檢定機構(gòu)不可能普遍采用。其二是風機孔板式，該裝置雖然造價不高，但準確度低，加之該類裝置壓力損失大，而風源壓力低，故量程往往不能滿足檢定要求，國家計量部門已確認這一點。另外國內(nèi)有些單位也在尋求用渦街流量計來代替噴嘴或孔板的嘗試，但使用參數(shù)尚不成熟。
為解決上述氣體計量檢定的難題，我們參與研制了氣體流量標準裝置。**把天然氣流量計應(yīng)用于氣體（含氣體）流量量值的傳遞中，并獲得了較為滿意的結(jié)果。
1 氣體流量標準裝置簡介
1．1 裝置的結(jié)構(gòu)
該裝置主要由風源、標準流量、被檢流量和數(shù)據(jù)處理等四部分組成，如圖1所示。風源部分由柴油機和羅茨鼓風機構(gòu)成，靜壓力（表）為0．05MPa，風量為40m ／min，滿足被檢表流量上限要求。標準流量部分由天然氣流量計、壓力表和溫度計等構(gòu)成，以產(chǎn)生具有規(guī)定準確度的標準流量值。被檢流量由被檢表（如氣體流量計）、壓力表、溫度計和消音器等構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理部分由計算機、工作臺等構(gòu)成，此外還有手動葫蘆、支架、閥門和管路等輔助部件。
1．2 裝置的工作原理
從風源排出的具有一定流量的空氣經(jīng)標準表和被檢流量計時，在標準表中即產(chǎn)生一定頻率的電脈沖信號，經(jīng)與之配合的二次顯示儀表輸入電路放大整形后，送入系數(shù)單元，把脈沖單位轉(zhuǎn)換為流量單位，再送入顯示單元進行累計量的數(shù)字顯示，然后通過介質(zhì)換算系數(shù)及溫度、壓力等全面修正得出流經(jīng)標準表的標準質(zhì)量流量，再通過與被檢表的指示質(zhì)量流量進行比較，即可得出被檢表在該流量下的相對誤差。
1．3 裝置的主要技術(shù)指標（由河北省計量院認定）
1）裝置風源流量上限：40m/min
2）風源壓力：0．035—0．05MPa
3）量程：10～440L/s
4）流量穩(wěn)定度：≤1％
5）裝置精確度：1．15％（置信概率P=95％）
壓力表為0．25級的標準壓力表，溫度計分度值為0．1 oC的二等標準溫度計。裝置準確度的評定公式為：
2 氣體流量標準裝置的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新
2．1 標準流量部分是該裝置的關(guān)鍵
標準表的選擇可以有多種，本裝置選擇天然氣流量傳感器做標準表，充分利用了該表量程寬、壓力損失小、易驅(qū)動、重復(fù)性好、便于控制和調(diào)節(jié)等諸多優(yōu)點。一是擴展了裝置的流量測量范圍，滿足了被檢表的量程要求；二是大大降低了標準表的成本。
2．2 裝置的準確度是裝置的主要技術(shù)指標
本裝置的數(shù)據(jù)處理利用了計算機技術(shù)，在國內(nèi)**采用了國外流量界提出的一種理論— — 誤差跟蹤法。其原理是：在流量計的性能穩(wěn)定即重復(fù)性好的前提下，用計算機技術(shù)把該標準表檢定時流量標準值（相對真值）加以對應(yīng)復(fù)現(xiàn)（標準表檢定時的檢定點與作為標準表使用時的使用點相吻合），從而逐點消除了該表的系統(tǒng)誤差，只剩下了隨機誤差（實際是重復(fù)性誤差）表征標準表的實際準確度，這樣便將名義準確度等級為1．5級的氣體天然氣流量計的準確度提高到了0．5％左右。
2．3 空氣與氣體的換算系數(shù)的確定
這是影響裝置準確度的一個重要因素。我們在查閱了國內(nèi)大量有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，分別在空氣及氣體測量裝置上，進行了上百次系列實驗，通過對大量不同介質(zhì)、不同流量范圍及不同測量條件下的實驗數(shù)據(jù)，進行了回歸處理后，確定了空氣一氣體換算的*佳換算系數(shù)，為天然氣流量計，以壓縮空氣為介質(zhì)檢定氣體流量計提供了必要條件。
3 氣體流量標準裝置的比對試驗數(shù)據(jù)
1）對同一臺氣體流量計在該裝置上的檢定結(jié)果與氣體流量檢定裝置上鑒定結(jié)果的比對如表1所示。實驗所用氣體流量檢定裝置由上海工業(yè)自動化儀表研究所、泊頭儀表廠聯(lián)合研制生產(chǎn)，經(jīng)河北計量院鑒定認可，該裝置準確度為1．25％ 。表1所列數(shù)據(jù)為誤差*大值。
2）裝置主要技術(shù)參數(shù)與同類裝置（泊頭儀表廠孔板裝置）的比對，如表2所示。泊頭儀表廠的該裝置，由重慶自動化儀表研究所與泊頭儀表廠聯(lián)合研制，經(jīng)河北計量院檢定。
4 結(jié)論
1）用天然氣流量計作為傳遞標準的該裝置，具有量程寬、壓損小、重復(fù)性好等優(yōu)點，克服了其它類型裝置壓損大、量程不夠的缺陷，且造價低廉、其投資是音速噴嘴式裝置的20％ 左右。
2）對標準表的主要誤差項（系統(tǒng)誤差）采用誤差跟蹤法進行了消除，大大提高了裝置測量準確度。
3）對氣體流量量值傳遞中空氣一氣體換算系數(shù)，由大量實驗數(shù)據(jù)通過回歸處理來確定，置信度比較高。
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