插入式流量計的校驗方法

點(diǎn)流型插入式流量傳感器的測量頭從本質(zhì)上來說是**速傳感器，它的輸出信號實(shí)際上與插入點(diǎn)的流速成一定比例關(guān)系。所以，點(diǎn)流型插入式流量計的校驗方法有流速計法和流量計法兩種。

1、流速計法

所謂流速計法，是僅僅校驗點(diǎn)流型插入式流量傳感器的測量頭，把測量頭作為一臺流速計來校驗的方法。對于頻率輸出型測量頭(如插入式渦輪和插入式渦街流量計)，*先在校驗裝置上測得測量頭的儀表系數(shù)Ko(流速儀表系數(shù)，單位為1/m)，然后再根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的流體及管道條件確定速度分布系數(shù)，阻塞系數(shù)，干擾系數(shù)和管道橫截面面積推算流量計的儀表系數(shù)K(流量儀表系數(shù)，單位為1/m3)。

流速計法有許多優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該是點(diǎn)流型插入式流量計校驗的主要方法，應(yīng)普遍推廣使用。

1)它僅需校驗幾種有限規(guī)格的測量頭(一般僅2-3種口徑)，且為中小口徑(一般小于80mm).校驗設(shè)備易解決，日常校驗費(fèi)用低廉，可從根本上解決大口徑流量儀表在校驗設(shè)備和校驗費(fèi)用上的難題。

2)流速計法各修正系數(shù)有豐富的參考資料，雖然目前還存在一些難題，但國內(nèi)外的流量測量及流體力學(xué)工作者正在努力解決，而且是富有成果的。

3)在長期校驗資料的積累下有望實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化(即只要測量頭幾何參數(shù)相同或相似，就可確定其儀表系數(shù)而無需逐臺校準(zhǔn))。

2、流速計法校驗設(shè)備和校驗方法

（1）液體 對于液體.流速儀表系數(shù)的校驗設(shè)備為直線水槽，它包括水槽和測量車，如圖11-5所示。為了能保證大流速校驗時有足夠的測量時間，水槽槽體的尺寸應(yīng)滿足:

水槽測量段長度不小于60m;

水槽測量段寬度不小于1.8m;

水槽測量段深度不小于1.5m.

測量車車速范圍為0.035一3.5m/s連續(xù)控制可調(diào);車速測量誤差不大于±0.01 m/s。

校驗方法為:將流量計測量頭牢固地固定在測量車上，測量車在水槽兩側(cè)的軌道上移動，測量車的移動速度就代表水流標(biāo)準(zhǔn)流速，變化各種車速求得流速與儀表信號的關(guān)系，從而確定測量頭的流速儀表系數(shù)。

（2）氣體 對于氣體，流速儀表系數(shù)的校驗設(shè)備為低速風(fēng)洞，它主要由收縮段、試驗段、擴(kuò)散段和驅(qū)動裝置(風(fēng)扇)等組成，如圖11-6所示。

將被校驗的測量頭固定在風(fēng)洞試驗段上，風(fēng)扇產(chǎn)生一定流速的氣流吹過被檢測量頭，氣流的標(biāo)準(zhǔn)流速一般用皮托管測量確定，改變氣流流速求得流速與儀表輸出信號之間的關(guān)系，從而確定測量頭的流速儀表系數(shù)。

如果流量計生產(chǎn)廠家不具備直線明槽和低速風(fēng)洞，也可以用圓管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行測量頭的校驗，但是必須確定圓管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置試驗段的速度分布系數(shù)和阻塞系數(shù)。

3、流量計法

流量計法是對整個插入式流量傳感器，包括測量頭、插入桿、插入機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器和測量管道進(jìn)行校驗，即把插入式流量計看成一臺滿管式流量計在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定求得儀表系數(shù)。所以其校驗設(shè)備和方法和校驗滿管式流*計完全一樣。這里不再介紹。

4、流速計法和流量計法的比較

1)*先，從上面的分析可以看出，流量計法是一直觀、簡便的方法。而且在現(xiàn)場使用條件(主要是管道內(nèi)的流速分布)與實(shí)驗室條件相符合時，流量計法可以獲得很高的測量精確度。如果按照我國大口徑水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置精確度為±0.2%一±0.5%,則儀表的測量精確度可達(dá)±0.5%一±1%。而流速計法在得到測量頭的流速儀表系數(shù)后，還要進(jìn)行速度分布系數(shù)、阻塞系數(shù)和干擾系數(shù)的修正.而且目前要高精度地估計這些系數(shù)是有困難的，所以使得流速計法校驗得到的儀表測量精度要低于流量計法。一般，用流速計法校驗，測量頭的精確度可優(yōu)于±1%，而整套流量計的測量精度為±2.5%一±4%。

2)流速計法的*大優(yōu)點(diǎn)就是僅須對測量頭的儀表系數(shù)進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定，而測量頭的校驗設(shè)備可以是中小型的，無須建造大型流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，因此，無論是校驗裝置的建造費(fèi)用還是儀表的日常標(biāo)定費(fèi)用都比較低廉。采用流速計法校驗的插入式流量計是各種大口徑流量計中生產(chǎn)成本和運(yùn)行費(fèi)用*低廉的流量計。而用流量計法校驗插入式流量儀表，會使儀表的生產(chǎn)成本變得很高，對有些大口徑儀表目前甚至無法校驗。

3)盡管流量計法校驗無須了解管內(nèi)流速分布，但顯然流速分布的變化會使流量計法標(biāo)定的儀表系數(shù)偏離實(shí)際的儀表系數(shù)。造成現(xiàn)場使用時管內(nèi)流速分布變化的因素是很多的，如現(xiàn)場直管段長度不足而造成阻流件后流場畸變;由于現(xiàn)場流體介質(zhì)的積垢、腐蝕等原因引起的管壁粗糙度變化造成的流場變化;管道尺寸及形狀的偏差等等，使得實(shí)驗室標(biāo)定得到的儀表系數(shù)與現(xiàn)場實(shí)際儀表系數(shù)發(fā)生偏離是難以避免的。所以，要保持實(shí)驗室標(biāo)定的儀表精度，在現(xiàn)場使用時還應(yīng)嚴(yán)格控制現(xiàn)場使用條件。

4)流速計法校驗的儀表精度主要取決于幾個修正系數(shù)，其中*主要的是流速分布系數(shù)a。管內(nèi)流速分布是流體力學(xué)學(xué)科的一個專題，目前已積累很豐富的資料，但由于現(xiàn)場使用條件*為復(fù)雜，要定量確定流速分布系數(shù)的誤差還比較困難。所以，在流速分布系數(shù)上，流量測量和流體力學(xué)工作者仍有大量工作要做。阻塞系數(shù)與傳感器的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，應(yīng)該是儀表生產(chǎn)廠家的任務(wù)。要得到高精度的阻塞系數(shù)數(shù)據(jù)，應(yīng)建立在大*實(shí)驗的基礎(chǔ)上。

干擾系數(shù)是流速計法和流量計法所共有的修正系數(shù)，它是全部修正系數(shù)中變化*復(fù)雜，也是現(xiàn)場應(yīng)用中*迫切需要解決的一個系數(shù)。國內(nèi)學(xué)者已做了部分試驗，得到幾種典型阻流件的干擾系數(shù)如表11-3所示，使用時可參考，更詳細(xì)的數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步試驗研究。