玻璃管转子流量计的鉴定原理和流量数据的分析

常州市常法仪器仪表有限公司

    在实际工作中，由于工作习惯或是其他原因，不少人采用前调气体的流量来检定玻璃管转子流量计。在检定中对气体流量的调节，前调和后调都能起到调节流量的作用，但是前调和后调到底有多大的差异，没有确定的论证。针对这一问题，笔者通过实验，利用容积法对玻璃管转子流量计进行检定，根据实测数据结合建立的数学模型，对前调与后调流量两种方法进行了对比分析。
    一、玻璃管转子流量计的检定原理及数学模型

    常州市常法仪器仪表有限公司玻璃管转子流量计的检定依据JJG257-2007《转子流量计》检定规程进行，检定时采用钟罩式气体流量标准装置。钟罩式气体流量标准装置在我国大量使用，是气体流量计量的传递标准和气体流量计检定的主要设备之一。这种装置的工作压力一般小于10000Pa，zui大流量取决于钟罩的体积大小及测试技术。根据目前国内的资料及现实的实验条件，其钟罩作为标准测量的zui大流量可达4500m3/h，装置的准确度优于±0.5%。

    钟罩式气体流量标准装置检定玻璃管转子流量计的工作原理是，首先打开进气阀，关闭出气阀，开动气泵使气体通过导管流入气体流量标准装置的工作量器内，当钟罩上升到zui高位置时，关闭气泵，停止一段时间后，待标准容器内气体的温度稳定时，开始检定流量计。钟罩式气体流量标准装置本身是一个恒压源并给出标准容积的装置。打开出气阀和调节阀，钟罩以一定的速度下降，到达预定位置开始计时，流量计开始计数，到达预定位置时，停止计时、计数测出钟罩排出的气体体积、温度和时间，钟罩内的气体通过导气管经被检定的流量计流入大气，计算出流量计在刻度状态下的实际流量和示值误差。实际流量值Q（m3/h）可根据式（1）计算得出：
   式中：V——流量标准装置内排出的气体体积，m3；τ——在排出装置内的时间，h；PN、PS、Pm——标准状态下、流量标准装置内和流量计前的气体压力，Pa，PN=101325Pa；TN、TS、Tm——标准状态下、流量标准装置内和流量计前的气体温度，K，TN=273.15+20=293.15K。

    将实际流量值Q与被检流量计的显示值Q′相比较，利用式（2）可计算出被检流量计示值相对误差为
  式中：δV——被检流量计示值相对误差；Q′——被检流量计的显示值；Q——实际流量值。

    二、实验数据处理

    1.气体测量刻度换算

    玻璃管转子流量计由于受其制造厂家标定设备的限制，通常只能用水或空气进行标定。所以，试验中所用的检定介质为非标定介质，应对转子流量计读数进行修正，也称为刻度换算。本实验中标准状态下的检定点为1000L/h，气体的密度受压力、温度变化的影响较大，因此，测量不同气体时要进行刻度换算。流量计的换算问题，实际上就是对于不同的流体浮子处于同一高度时，所反映出的流量值不同。这里使用了简化后的刻度气体换算公式，忽略了黏度对气体的影响。在实验时将检定温度设为常温，但介质不是干空气，所以要对流量示值进行修正，可用式（3）求出检定介质的修正值。
式中：qv0——流量计的气体示值（流量或输出信号所对应的流量）；ρ01——使用气体在刻度状态下的密度；qv、P、T——工作状态下的气体流量换算到标准状态下的流量、被测气体的压力（即表压力与大气压力之和）及温度；ρ0、P0、T0——标准状态下被测干气体的密度、压力及开尔文温度，P0=101325Pa。

    标准状态下氧气的密度为1.331kg/m3，二氧化碳的密度为1.829kg/m3，空气的密度为1.205kg/m3，根据式（3），可以得到氧气修正后的检定点为945.44L/h，二氧化碳修正后的检定点为806.53L/h。
    对于前调和后调流量，以每组中4次实际流量值的平均值作为前调和后调zui后的实际流量值，避免粗大误差对实验结果的影响。同理根据式（2），二氧化碳修正后检定点的值为806.53L/h，由图2中前调的平均值与后调平均值可得二氧化碳的示值误差：前调为14.3%，后调为7.0%，其计算过程与氧气的示值误差计算过程相同。

    对二氧化碳的数据分析可知前调流量平均值为705.81L/h，后调流量平均值为867.41L/h，较之于二氧化碳刻度修正后的检定点，后调流量与密度修正后检定点806.53L/h的值更为接近。前调流量相对误差为14.3%，后调流量相对误差为7.0%。二氧化碳的实验结果充分证明了在检定玻璃管转子流量计时，使用后调流量可使相对误差大大减小，检定结果更加准确。

    三、结束语

    实验结果证明，在检定玻璃管转子流量计时，看似没有差别的两种调节方法，其检定结果差异很大，对于检定结果的准确性而言，后调流量远远优于前调流量。实际检定时，建议将前调控制阀*打开，使用后调流量调节阀。