摘 要:氣體轉子流量計刻度和換算中所使用的修正公式看起來似乎很簡單,事實上由于對修正的概念解釋含糊,或者用戶理解不清,往往不能得到正確的結果,關轉子流量計標準狀態刻度與換算、實際使用狀態刻度的方法和所使用的公式,以及換算公式中流量計前壓在測量困難時所采用的一種近似測量和估計的方法,希望給轉子流量計的使用者一點提示。
1 引 言
氣體轉子流量計上的刻線一般分為兩種,一種是浮子上下位移的高度百分比刻線,另一種是按某種刻度狀態定度的標況體積流量刻線,采用高度刻線的轉子流量計需要一張刻線-流量表或刻線-流量曲線圖,這就需要刻度,采用流量刻線的轉子流量計若要改變刻度狀態也需要重新刻度或者換算使用(例如空氣刻度轉子改用于氫氣測量)。
在JJG257-1994《轉子流量計檢定規程》上有按標準狀態101.325KPa、293.15K刻度的公式,現在國外進口的轉子流量計有的是根據用戶實際測量氣體和狀態進行刻度,有些用戶為了使用方便,也要求把標準刻度的流量計按照他們的使用狀態重新刻度,這就需要將檢定規程中的計算公式調整一下,以適應現在的工作需要。
實氣標定時要使用高壓氣瓶的純凈氣體,包括氮氣、氧氣、氬氣等,高壓氣源減壓后經過流量計到標準裝置,這時流量計前壓力的測量是一個突出的問題。
2 修正公式中的符號
JJG257-1994《轉子流量計檢定規程》上用鐘罩式或皂膜式氣體流量標準裝置對流量計刻度,標準刻度狀態下的標況流量。
是對試驗時流量計前狀態到刻度狀態的修正,這時刻度狀態等于標準狀態,試驗氣體和刻度氣體相同。若不是這種情況,就需要區分刻度狀態和標準狀態,增加部分參數,符號重新定義如表1所示。
3 刻度qN和qCN
3.1 標準狀態刻度
氣體轉子流量計的刻度與換算
使用鐘罩或皂膜等氣體流量標準裝置測量流量計前實際流量時,由下式求得:
使用標準轉子流量計測量流量計前實際流量時,由下式求得:
使用鐘罩或皂膜等氣體流量標準裝置測量流量計前實際流量時,由下式求得:
使用標準轉子流量計測量流量計前實際流量時,由下式求得:
通過非標準狀態刻度后,由于使用狀態與刻度狀態一致,直接讀出的刻度流量顯示值就是用戶需要的流量值,不需要進行任何換算,提高了測量效率。
4 從qN換算到qmN和qm0
有些經過標準刻度的流量計實際使用狀態與刻度狀態不同,使用時需要換算,實際使用時測量流量計前壓力和溫度,流量計前實際流量用qm表示,公式如下:
5 流量計前狀態的估計
流量計在系統中的正確安裝是上游安裝一個全開截止閥,下游安裝流量調節閥,在使用時,應緩慢地開啟上游的截止閥,然后用下游的流量調節閥調節流量,當流量計停止計量時應緩慢地關閉截止閥,然后再關閉流量調節閥。
但是現在許多廠家的流量計在上游基座上安裝針型流量調節閥用于減壓限流,確保轉子流量計的安全,下游無任何節流件,這時測量的流量計入口上游5倍公稱直徑范圍內的壓力其實是閥前壓,要確保壓力測量準確,必須拆卸基座,直接將氣源與玻璃錐管相連接來進行檢定,檢定后的復原經常不能保證密封質量,并且經常損壞玻璃錐管。
因為流量計下游無任何節流件,這種情況下測量流量計后壓是比較方便的,流量計后壓加上一個壓差估計值就近似的獲得流量計前壓。浮子上下游的壓力差等于重力減去動壓力與浮力之和,公式如下:
這個壓力差相對于重力是非常小的(估計約為10%),那么公式簡化為：
φ3mm球形鋼浮子的壓力差估計值約為15Pa。
這時流量計后壓比閥前壓更接近流量計前壓,采用這種方法估計工作狀態壓力就不需要拆卸基座,檢定過程要簡便一些。
6 結束語
檢定和刻度氣體轉子流量計時,通常是用物理性能穩定的空氣作為介質,而且統一換算到標準狀態(20℃、101325Pa)進行刻度,用于測量其它氣體時,采用修正公式進行密度、溫度、壓力三參數的修正是有較大誤差的,最好采用實際測量氣體進行實氣標定,并且在試驗時注意考慮溫度和氣體粘度的影響,將測量不確定度控制在最小范圍內。
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