乙醇管道流量計不同檢測方式結(jié)果

摘要：音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是采用氣路循環(huán)經(jīng)過渦輪流量計到噴嘴，然后到氣泵抽氣的全過程進(jìn)行檢定。采用的是負(fù)壓法檢定乙醇管道流量計，也是目前檢定流量計的重要方法之一，用之比較廣泛。鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用的是正壓法，它是用一定體積量的標(biāo)準(zhǔn)氣體流經(jīng)渦輪流量計，從而實(shí)現(xiàn)了對流量計的檢定，其本身流量范圍比較小，適合檢定口徑比較小的流量計，符合流量計在實(shí)際工作中的狀態(tài)。本文就兩種檢測方法，檢定同一渦輪流量計的結(jié)果進(jìn)行分析比較，同時對測量結(jié)果進(jìn)行不確定度評定，為以后的研究做出了一定的指導(dǎo)意義。
鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（如圖1）是以氣體為介質(zhì)，對氣體流量計進(jìn)行檢定、校準(zhǔn)和檢驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備。一般有鐘罩、液槽、發(fā)訊機(jī)構(gòu)、壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、氣源和試驗(yàn)管路構(gòu)成。裝置是由可動的鐘罩和固定的液槽構(gòu)成一個容積可變的密封空腔。鐘罩下降過程中通過壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使其內(nèi)部氣體壓力保持一定值，不隨鐘罩浸入密封液中的深度而變化。鐘罩兩擋板之間的容積是固定的，測出兩擋板先后通過光電發(fā)訊器所經(jīng)歷的時間，可計算出瞬時流量。
音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置（如圖2）是以潔凈空氣為介質(zhì)，其檢測原理是用真空泵1將空氣由被檢表的上游直管段入口吸入，經(jīng)過被檢表前直管段、被檢表11和被檢表下游直管段進(jìn)入滯止容器8，在滯止容器的下游，有一組音速噴嘴5，控制音速噴嘴下游的開掛閥門4，可以任意選擇所要開關(guān)的音速噴嘴，以達(dá)到改變被檢表流量的目的，滯止容器需要測溫6測壓7，代入公式計算可以得到通過音速噴嘴的質(zhì)量流量，從而實(shí)現(xiàn)對被檢表的檢定。


1概述
1.1測量依據(jù)：
JJG1037-2008《渦輪流量計》。
1.2環(huán)境條件
大氣溫度為（23.5±1）℃；大氣相對濕度為（38±1）%RH；大氣壓為(93.2±0.5)kPa，檢定用介質(zhì)溫度（18.5±0.2）℃；電源電壓應(yīng)為(220±22)V，電源頻率應(yīng)為(50±2.5)Hz；外界磁場、機(jī)械振動小到對流量計的影響可以忽略不計。
1.3測量標(biāo)準(zhǔn)
0.1級鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，測量范圍：（0.5~120）m3/h、DN（25～80）mm，檢定介質(zhì)：空氣。
0.25級音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，測量范圍：（0.1-15000）m3/h、DN（15～400）mm，檢定介質(zhì)：潔凈空氣
1.4被測對象
依據(jù)JJG1037-2008渦輪流量計檢定規(guī)程，上述0.1級鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置能夠開展的乙醇管道流量計準(zhǔn)確度等級為（0.5-1.5）級。因此選用DN25mm，流量范圍為（0.5～15.0）m3/h，1.5級的乙醇管道流量計。
1.5渦輪流量計工作原理及特點(diǎn)
渦輪流量計是速度式流量計中的主要種類,當(dāng)被測流體流過渦輪流量計傳感器時，在流體的作用下，葉輪受力旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速與管道平均流速成正比，同時，葉片周期性地切割電磁鐵產(chǎn)生的磁力線，改變線圈的磁通量，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在線圈內(nèi)將感應(yīng)出脈動的電勢信號，即電脈沖信號，此電脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。乙醇管道流量計具有精度高、重復(fù)性好、無零點(diǎn)漂移、高量程比等優(yōu)點(diǎn)。渦輪流量計擁有高質(zhì)量軸承、特別設(shè)計的導(dǎo)流片，因此*大降低了磨損，對峰值不敏感，甚者惡劣的條件下也可以給出可靠的測量變量。渦輪流量計輸出信號為脈沖，易于數(shù)字化。渦輪流量計壓力損失小，葉片能防腐，可以測量粘稠和腐蝕性的介質(zhì)。
1.6測量過程
在規(guī)定的環(huán)境條件下，按JJG1037-2008渦輪流量計檢定規(guī)程，將渦輪流量計安裝在（音速噴嘴法）氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上，保證流量計與前后直管段同軸安裝。以空氣為檢定介質(zhì)，調(diào)節(jié)流量點(diǎn)至*大流量的70%流量點(diǎn)，運(yùn)行5min，等待介質(zhì)溫度、壓力和流量穩(wěn)定后進(jìn)行正式檢定。
依據(jù)檢定規(guī)程，1.5級的渦輪流量計檢定流量點(diǎn)分別為：qmin、qt、0.40qmax和qmax。對于量程比≤20：1的流量計，其分界流量qt=0.2qmax。將在*i點(diǎn)*j次測得的被檢流量計脈沖信號與標(biāo)準(zhǔn)氣體流量裝置在該點(diǎn)該次測得的標(biāo)準(zhǔn)體積流量之比作為*i點(diǎn)*j次測量的儀表系數(shù)。每個檢定流量點(diǎn)檢定3次，取其平均值作為該流量點(diǎn)的儀表系數(shù)。
2建立數(shù)學(xué)模型
2.1數(shù)學(xué)模型

K為*i次測量被檢流量計的儀表系數(shù)，(m3)-1；
Ni為*i次測量被測流量計顯示儀表測得的脈沖數(shù)；
Vi為*i次測量標(biāo)準(zhǔn)裝置的累積流量值，m3；
2.2傳播率公式

3鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置輸入量的相對不確定度的評定
3.1輸入量Ni的相對不確定度urei(Ni)評定
輸入量Ni的不確定度來源主要是流量計測量的不重復(fù)性，采用A類評定方法評定。
用一臺DN25mm，測量范圍為：（0.5～15）m3/h的乙醇管道流量計，流量選擇在*大流量的100%處測量60秒，累計流量250L，用工控測量設(shè)備連續(xù)測量6次得到的一組測量列，如表1所示。

3.2輸入量Vi相對不確定度urei(Vi)的評定
輸入量Vi相對不確定度Urei(Vi)不確定度主要來源于氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量誤差，其不確定度采用B類方法評定。
由于廠家給出該氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度U=0.1%；k=2。
所以Urei(Vi)=0.1%/2=0.05%根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見表2．

3.3合成相對標(biāo)準(zhǔn)不確定度

3.4其他給點(diǎn)的測量結(jié)果（如表3所示）

3.5擴(kuò)展不確定度的評定
取其測量結(jié)果重復(fù)性作為其*大值，則擴(kuò)展不確定度為：
U(K)=0.21%×2=0.42%；K=2
4.音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置輸入量的相對不確定度的評定
4.1輸入量Ni的相對不確定度Urei（N）評定
輸入量Ni的不確定度來源主要是流量計測量的不重復(fù)性，采用A類評定方法評定。
用一臺DN25mm，測量范圍為：（0.5～15）m3/h的乙醇管道流量計，流量選擇在*大流量的100%處測量60秒，累計流量250L，用工控測量設(shè)備連續(xù)測量6次得到的一組測量列，如表4．

4.2輸入量Vi相對不確定度urei(Vi)的評定
輸入量Vi相對不確定度Urei(Vi)不確定度主要來源于氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的測量誤差，其不確定度采用B類方法評定。
于廠家給出該氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的擴(kuò)展不確定度U=0.25%；k=2。
所以Urei(Vi)=0.125%/2=0.05%
據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量匯總見表5。

4.5擴(kuò)展不確定度的評定
取其測量結(jié)果重復(fù)性作為其*大值，則擴(kuò)展不確定度為：
U（K）=0.257%×2=0.54%；k=2
5.結(jié)論
（1）鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測得乙醇管道流量計的擴(kuò)展不確定度為0.42%（k=2）；音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測得乙醇管道流量計的擴(kuò)展不確定度為0.54%（k=2）；兩種測量結(jié)果都滿足規(guī)程的要求，說明了其檢測結(jié)果都可信。
（2）鐘罩式標(biāo)準(zhǔn)裝置在在檢測的過程中，來回升降好多次，耗費(fèi)時間比較長檢測效率大大下降；而音速噴嘴裝置耗時較短，減低了勞動強(qiáng)度，提高了了檢測效率。
（3）兩種檢測方法都可以說明，無論選擇哪種檢測方式，都能達(dá)到預(yù)期效果。

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