作者：admin 发布时间：2021-05-28 04:32:32 浏览次数 :354
摘 要： 文中以市场需求和相关标准要求为基础，理论联系实际深入地阐述了建立温度补偿类气体流量计性能检测装置的基本方法，对于气体流量计的高精技术发展有着重大的现实意义。 1 引言 由于温度对气体体积计量有着不可忽略的体积差影响，所以带有温度补偿功能的气体流量计随着市场发展应运而生，此时这类流量计的性能检测装置就显得至关重要。带有温度补偿功能气体流量计的检测装置的特征在于：能够将流量检测与温度调整相结合，使一定流量范围内的检测介质流经换热装置时，通过多点分布温度传感器反馈，自动控制调整热交换量，使流体介质及被检设备迅速达到设定温度范围内的任意温度，以达到带有温度补偿功能气体流量计的检测要求。 2 气体流量计性能检测装置的原理及计算 2.1 检测装置原理、建立步骤 2.1.1 检测装置的研制原理 该类装置必须是一种检测具有温度补偿功能气体流量计在设计温度范围内任意温度点的示值误差的装置。因为具有温度补偿功能的气体流量计工作在不同的温度点（工况）时，可通过内部装置自行将温度变化产生的体积胀、缩量转换至国标温度下的体积量（标况）。目前，国内对于具有温度补偿功能的气体流量计的误差检测，多采用比对法。其中一种为使用不具有温度补偿功能的同型号计量表与其被检表串联测量，比较两者的示值误差，再在假定条件下估算求取误差；另一种则为购置国外的标准表串联测量，但国内不具有随时检测标准表示值误差重复性的能力，尤其对于家用气体流量计更难于保证其稳定性。 该装置的检测原理：采用建立场内场的办法进行对比分析被测计量器具的误差大小和温度补偿性能。即在标准温度和压力场内建立可任意调节其设计范围内参数温度场的办法，利用标准场内的高精度标准计量装置计量示值和可调参数场内的被测计量器的计量示值进行对比，然后分析得出被测计量器具的误差和温度补偿性能。 2.1.2 检测装置的建立步骤 （1）根据相关技术标准先行建立一个稳定的标准温度和压力场（标准计量器具设计标准状况下的使用场），并准备好达到设计需要的流体介质。 （2）在标准场内安装高精度标准计量器。 （3）在标准场内建立不影响标准场况的能够在设计范围内任意调节参数的场内场，并合理安排被测计量器具在其内部的被检协调性。 （4）连接各部分使之成为一个整体，做好各部分的协调测试机制，并保证各部分互不影响且单机测试性能良好。 （5）检测整机性能，并保证达到设计目标性能。 2.2 检测装置的理论推论计算 测试时，分别读取相应单元的以下各示值，按如下公式进行计算，求得被测表的示值误差。  E：示值误差，%；VM：被测表记录的体积量，m3；VR：标准体积计量器记录的体积量，m3；TR：标准体积计量器记录的温度，K；TB：被测表设计的基准温度，K；PM：被测表入口**压力，Pa；PR：标准体积计量器的**压力，Pa。 其算法公式理论推导如下： 首先，将标准体积计量器的体积折算为温度补偿表在设计基准温度TB、测试时被测表入口**压力PM下的理想体积值VB，由理想气态方程导出下式：  由VB、VM通过测试误差公式得出测试误差E如下：  将式（1）中VB代入式（2）中，求得结果如下：  特殊情况，当设计基准温度TB与标准体积计量器记录的温度TR相等时，式（3）简化为下式：  又因为标准体积计量器的**压力PR与被测表入口**压力PM的差值为流体沿程、局部压力损失总和△P。 将其代入式（4）得到  其中λ为测试中的压力损失修正值。在本试验中，取PR＝1.01×105Pa，在流量为Qmax时，流体从标准体积计量器至**块被测表的压力损失为150Pa，**块表至第二块表的压力损失为200Pa，分别算得λ1=0.9985、λ2=0.9965。测试时，如无特殊情况，可以将此经验值λ1、λ2直接代入求得被测表的示值误差。在流量为0.2Qmax时，**块表与第二块表的压力损失分别为100Pa、100Pa，据此算得λ1=0.999、λ2=0.998；在流量为Qmin时，可以近似认为压力损失为0，则λ也为0。将λ值分别代入，求得各流量点的示值误差。 3 应用实践介绍 该类装置国内的发展应用目前还处在初级阶段，应用温度补偿类气体流量计的性能检测装置的较系统的范例要以燃气行业的温度补偿式燃气表检测装置*为典型。 温度补偿式燃气表性能检测装置是参照欧洲标准EN1359：1998《膜式煤气表》、国家标准GB/T6968-1997《膜式燃气表》所设计的专门用来检测带有温度补偿装置燃气表的试验装置（已取得专利）。该装置可以完成温度补偿表的型式鉴定测试，从而获取温度补偿表的计量许可证并允许进行批量生产。该试验装置主要分为三个单元：流体介质、标准体积计量器、温度试验场单元。 流体介质：采用纯度为99.999%的氮气。 标准体积计量器：采用钟罩式体积计量器计量标准体积，该读数值参与到后期计算。工作时，高纯氮气经减压阀减压后通入钟罩内，气体的压力差作为提升钟罩的动力源，出气端连接至高低温试验箱进气端。 温度试验场单元：试验装置的核心部分，由特制的高低温试验箱、压力传感器、温度传感器、传感器接头组件、支撑架等组成。工作时，试验介质从进气端流入，经一级换热器迅速升（降）温至接近试验温度点，再经二级换热器使之与试验箱内部温度设定场达到一致，然后通过传感器接头组件进入被测表内，从表出口经过传感器接头组件后，流经试验箱外的流量喷嘴排出。被测表进、出气端的压力、温度参数可按设定方式分别由传感器采集，参与到后期计算。另外，温试验场单元还可以当作普通高精度高低温试验箱使用，而且操作便捷，界面直观。 温度补偿类气体流量计性能检测装置采用先进的自动温度控制调节技术、流量测量技术，并且根据实际应用中的特殊情况设计而成。采用温度PID调整、温度传感器多点分布、精密伺服调定热交换量的流量，控制检测介质的温度、体积，以满足检测要求。通过自动控制加热、制冷的负载分布，在精细冷热对抗下，保证试验过程中温度设定点的平衡，*终读取流量计与标准器的示值，计算出该流量计的示值误差。通过图1可以了解试验流程，试验时首先通过功能调整区6设定试验要求，流量阀门10设定流量计的检测流量点；开启阀门2使试验室标准温度下的检测介质1，流入标准体积计量器3，通过标尺4计取标定的体积；开启阀门5，试验室标准温度下的检测介质1流到被检气体流量计入口处7时，经过一系列的热交换，迅速达到试验温度场9设定的温度，进而通过被检气体流量计、流量阀门10排出；当达到标准体积计量器3标定的体积时，关闭阀门5，通过流量计显示装置8读取流量计的示值，计算出该流量计的示值误差，分析被测流量计的温度补偿性能后完成试验。整过程控制，采用精密伺服调节使检测介质温度在设定温度范围内迅速从试验室环境温度达到设定试验场温度。 上述试验中，就地取用空气是一种长期效益较好的方法。但是由于空气中总含有水蒸汽，水蒸汽含量会随着温度和压力的变化而变化。如果测试时试验箱的温度低于试验室温度，即在露点以下时空气中的水蒸汽结露，从而对试验的计量准确性产生不确定的影响，所以必须增加首次投资以对空气进行高度除湿处理后才能使用。采用高纯氮气虽然解决了湿度问题，但进行长期检测试验时试验成本较高，当然也可采用其他满足条件的流体介质。标准体积计量器可采用钟罩式气体计量器、音速喷嘴检测装置、标准表等。温度试验装置则必须是专门设计的专机。 4 结语 随着气体流量计量科学的不断发展，温度补偿类气体流量计以其计量精度高、计量方法科学而越来越普遍地得到广大用户的欢迎，作为专业的气体流量计生产制造商，建立该类产品的性能检测装置将是增强未来市场竞争力的前提条件。 |
