氣體浮子流量計檢定數據處理方法

杜淑華，夏旭東，劉戎，羅鵬，韓文剛

(中航工業西安航空發動機(集團)有限公司 計量中心，陜西 西安710021)

0 引言

氣體浮子流量計廣泛應用于化工、石油、醫藥、實驗室分析和過程控制等領域。因此，氣體浮子流量計計量性能的檢定是很關鍵的。檢定所依據的規程為JJG257—2007 《浮子流量計》。常見的氣體浮子流量計的標定氣體是空氣，標定狀態為101325 Pa，20℃。這種標準刻度情況下檢定數據的處理可依據規程上所介紹的方法進行處理。但是流量計的標定狀態并不都是標準刻度狀態。對于刻度介質不是空氣，刻度狀態不是標準狀態的非標準狀態的流量計，檢定數據的處理方法是不同的。下面介紹幾種非標準狀態的氣體浮子流量計檢定數據的處理方法。

1 基本原理

浮子流量計是以浮子在垂直錐形管內隨著流量變化而升降，改變他們之間的流通面積來進行測量的體積流量儀表。氣體浮子流量計的基本流量方程為

式中:qV為氣體體積流量;A 為流通面積;Af為浮子的迎流面積;C 為阻力系數;ρ 為流體介質密度;Vf為流體的體積;ρf為浮子材料的密度。

2 常見類型及檢定數據處理方法

氣體流量計檢定采用容積法。用鐘罩式氣體流量標準裝置檢定氣體浮子流量計。可用排氣法或者進氣法，排氣法是氣體裝置排出氣體流入流量計，進氣法則是氣體由氣源經過流量計流入氣體裝置。測量排氣(流入)氣體裝置的氣體體積和同步時間，已知氣體標準裝置內和流量計處的氣體壓力和溫度，按下式計算出流量計在標準(刻度)狀態下的實際流量qn

式中:V 為排出(流入)裝置內的氣體體積;t 為排出(流入)裝置內時間;pn，ps，pm分別為標準狀態即刻度狀態下、裝置內和流量計前的氣體絕對壓力，其中，pn=101325 Pa;Tn，Ts，Tm分別為標準狀態即刻度狀態下、裝置內和流量計前的氣體熱力學溫度，Tn=293.15 K。

1)流量計非標準刻度狀態:101325 Pa，氮氣，20℃。

這種氣體流量計的標定介質為氮氣，所以不能用公式(2)直接修正。

由(1)式可得兩種氣體的流量關系為

式中:qV1為第一種氣體的體積流量;qV2為第二種氣體的體積流量;ρ1為流量計上標定氣體即氮氣的密度;ρ2為空氣的的密度。由于ρf≥ρ1，ρf≥ρ2，則式(4)可簡化為

則在刻度狀態下的實際流量為

2)在減壓器上安裝的氣體流量計，刻度狀態:0.35 MPa，氬氣，20℃。

這種流量計除了標定介質不是標準介質，標定壓力也不是101325 Pa。這里的0.35 MPa 也是表壓，所以首先采用公式(5)進行密度修正。由ρ =可得

由于T1=T2=20℃，則刻度狀態下的實際流量為

式中:p 為流量計刻度狀態的絕對壓力，在這里p =101325 Pa+350000 Pa。

則在刻度狀態下的實際流量為

3 應用舉例

以刻度狀態為0.35 MPa，氬氣，20℃，量程為5～25 L/min 的流量計為例，取5，15，25 L/min 三個檢定點的檢定數據見表1 。

表1 檢定數據

使用公式(2)可算得實測流量和示值誤差見表2。

由表2 可得到未進行修正的實測流量與刻度流量相差甚遠，所以必須進行密度和壓力的修正。查得氬氣的密度1.662 kg/m3，空氣的密度為1.205 kg/m3。則通過式(8)可算得實測流量值并進一步計算了示值誤差見表3。

表2 實測流量和示值誤差

表3 實測流量值和誤差

4 總結

氣體浮子流量計的檢定數據的正確處理對判定一個流量計合格與否很重要。但是氣體浮子流量計的刻度狀態并不都是標準狀態，對于非標刻度狀態下的氣體浮子流量計的檢定數據還應應進行標定介質和標定壓力狀態的修正。

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