摘 要:氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度和換算中所使用的修正公式看起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單,事實(shí)上由于對(duì)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(jié)果,關(guān)轉(zhuǎn)子流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)刻度與換算、實(shí)際使用狀態(tài)刻度的方法和所使用的公式,以及換算公式中流量計(jì)前壓在測(cè)量困難時(shí)所采用的一種近似測(cè)量和估計(jì)的方法,希望給轉(zhuǎn)子流量計(jì)的使用者一點(diǎn)提示。
1 引 言
氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(tài)定度的標(biāo)況體積流量刻線,采用高度刻線的轉(zhuǎn)子流量計(jì)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(zhuǎn)子流量計(jì)若要改變刻度狀態(tài)也需要重新刻度或者換算使用(例如空氣刻度轉(zhuǎn)子改用于氫氣測(cè)量)。
在JJG257-1994《轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢定規(guī)程》上有按標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)101.325KPa、293.15K刻度的公式,現(xiàn)在國(guó)外進(jìn)口的轉(zhuǎn)子流量計(jì)有的是根據(jù)用戶實(shí)際測(cè)量氣體和狀態(tài)進(jìn)行刻度,有些用戶為了使用方便,也要求把標(biāo)準(zhǔn)刻度的流量計(jì)按照他們的使用狀態(tài)重新刻度,這就需要將檢定規(guī)程中的計(jì)算公式調(diào)整一下,以適應(yīng)現(xiàn)在的工作需要。
實(shí)氣標(biāo)定時(shí)要使用高壓氣瓶的純凈氣體,包括氮?dú)�、氧氣、氬氣�?高壓氣源減壓后經(jīng)過(guò)流量計(jì)到標(biāo)準(zhǔn)裝置,這時(shí)流量計(jì)前壓力的測(cè)量是一個(gè)突出的問(wèn)題。
2 修正公式中的符號(hào)
JJG257-1994《轉(zhuǎn)子流量計(jì)檢定規(guī)程》上用鐘罩式或皂膜式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對(duì)流量計(jì)刻度,標(biāo)準(zhǔn)刻度狀態(tài)下的標(biāo)況流量。
是對(duì)試驗(yàn)時(shí)流量計(jì)前狀態(tài)到刻度狀態(tài)的修正,這時(shí)刻度狀態(tài)等于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),試驗(yàn)氣體和刻度氣體相同。若不是這種情況,就需要區(qū)分刻度狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),增加部分參數(shù),符號(hào)重新定義如表1所示。
3 刻度qN和qCN
3.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)刻度
氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度與換算
使用鐘罩或皂膜等氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量流量計(jì)前實(shí)際流量時(shí),由下式求得:
使用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流量計(jì)前實(shí)際流量時(shí),由下式求得:
使用鐘罩或皂膜等氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)量流量計(jì)前實(shí)際流量時(shí),由下式求得:
使用標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量流量計(jì)前實(shí)際流量時(shí),由下式求得:
通過(guò)非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)刻度后,由于使用狀態(tài)與刻度狀態(tài)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(jìn)行任何換算,提高了測(cè)量效率。
4 從qN換算到qmN和qm0
有些經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)刻度的流量計(jì)實(shí)際使用狀態(tài)與刻度狀態(tài)不同,使用時(shí)需要換算,實(shí)際使用時(shí)測(cè)量流量計(jì)前壓力和溫度,流量計(jì)前實(shí)際流量用qm表示,公式如下:
5 流量計(jì)前狀態(tài)的估計(jì)
流量計(jì)在系統(tǒng)中的正確安裝是上游安裝一個(gè)全開截止閥,下游安裝流量調(diào)節(jié)閥,在使用時(shí),應(yīng)緩慢地開啟上游的截止閥,然后用下游的流量調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量,當(dāng)流量計(jì)停止計(jì)量時(shí)應(yīng)緩慢地關(guān)閉截止閥,然后再關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥。
但是現(xiàn)在許多廠家的流量計(jì)在上游基座上安裝針型流量調(diào)節(jié)閥用于減壓限流,確保轉(zhuǎn)子流量計(jì)的安全,下游無(wú)任何節(jié)流件,這時(shí)測(cè)量的流量計(jì)入口上游5倍公稱直徑范圍內(nèi)的壓力其實(shí)是閥前壓,要確保壓力測(cè)量準(zhǔn)確,必須拆卸基座,直接將氣源與玻璃錐管相連接來(lái)進(jìn)行檢定,檢定后的復(fù)原經(jīng)常不能保證密封質(zhì)量,并且經(jīng)常損壞玻璃錐管。
因?yàn)榱髁坑?jì)下游無(wú)任何節(jié)流件,這種情況下測(cè)量流量計(jì)后壓是比較方便的,流量計(jì)后壓加上一個(gè)壓差估計(jì)值就近似的獲得流量計(jì)前壓。浮子上下游的壓力差等于重力減去動(dòng)壓力與浮力之和,公式如下:
這個(gè)壓力差相對(duì)于重力是非常小的(估計(jì)約為10%),那么公式簡(jiǎn)化為：
φ3mm球形鋼浮子的壓力差估計(jì)值約為15Pa。
這時(shí)流量計(jì)后壓比閥前壓更接近流量計(jì)前壓,采用這種方法估計(jì)工作狀態(tài)壓力就不需要拆卸基座,檢定過(guò)程要簡(jiǎn)便一些。
6 結(jié)束語(yǔ)
檢定和刻度氣體轉(zhuǎn)子流量計(jì)時(shí),通常是用物理性能穩(wěn)定的空氣作為介質(zhì),而且統(tǒng)一換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(20℃、101325Pa)進(jìn)行刻度,用于測(cè)量其它氣體時(shí),采用修正公式進(jìn)行密度、溫度、壓力三參數(shù)的修正是有較大誤差的,最好采用實(shí)際測(cè)量氣體進(jìn)行實(shí)氣標(biāo)定,并且在試驗(yàn)時(shí)注意考慮溫度和氣體粘度的影響,將測(cè)量不確定度控制在最小范圍內(nèi)。
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