臨界流文丘里噴嘴標準裝置的預熱時間試驗

大慶油田設計院

臨界流文丘里噴嘴標準裝置的預熱時間試驗

陳立大慶油田設計院

采用臨界流文丘里噴嘴標準裝置進行檢定工作時，由于被檢表到標準噴嘴之間存在管容，在檢定過程中管容內介質的壓力和溫度會發生一定變化，如果預熱時間不夠，管容介質溫度、壓力未達到平衡，對氣體流量計的檢定，尤其是對小口徑氣體流量計小流量點的檢定會產生不可忽略的影響。為避免出現對被檢流量計給出的錯誤判定結論，特開展了不同長度預通氣時間的測試試驗。預通氣時間越長，測量結果越接近平均值；預通氣時間在60s以上時，測量流量計系數一致性非常好；流量點越大，測量結果一致性越好。

臨界流；文丘里噴嘴；標準裝置；氣體流量；管容；預熱時間

1 試驗背景

臨界流文丘里噴嘴標準裝置是實驗室最常見的氣體流量標準裝置。采用臨界流文丘里噴嘴標準裝置進行檢定工作時，由于被檢表到標準噴嘴之間存在管容，在檢定過程中管容內介質的壓力和溫度會發生一定變化，如果預熱時間不夠，管容介質溫度、壓力未達到平衡，對氣體流量計的檢定，尤其是對小口徑氣體流量計小流量點的檢定會產生不可忽略的影響。為避免出現對被檢流量計給出的錯誤判定結論，特開展了不同長度預通氣時間的測試試驗。

2 試驗裝置

圖1為國家石油天然氣大流量計量站臨界流文丘里噴嘴標準裝置。該裝置采用負壓法，檢定介質為空氣，測量范圍為0.5～255.5m3/h，檢定口徑范圍DN10～DN65mm，測量不確定度U=0.3%（K=2）。

圖1 臨界流文丘里噴嘴標準裝置

該臨界流文丘里噴嘴標準裝置的管容是指從待測流量計表體后至噴嘴前端所流經的測量管道和匯管體積，經過精確測量，這段管容為0.048m3。

檢定初期，管容內氣體溫度會有0.1～0.2℃的變化，而噴嘴入口壓力有時能達到60kPa，氣體流態平衡需要一定時間。一般情況下，臨界流文丘里噴嘴標準裝置僅能對噴嘴是否達到臨界流狀態進行判斷，卻無法監測流場是否均勻穩定。如果在氣體流動未達到平衡時開展檢定，經常會出現標準裝置監測到噴嘴已達到臨界流狀態，而被檢流量計還未達到檢定流量的情況。

3 試驗分析

采用口徑為DN50mm，準確度等級為1.0級的渦輪流量計作為測試對象。在測量范圍內選擇4個流量點進行流量計K系數的測量，每次檢定前分別預通氣30、60、120、240s，每個流量點測量時間均為100s。由于渦輪流量計的流量特性，在分界流量以下的流量點K系數偏離較大，為了方便比較預通氣時間條件變化對測量結果的影響，故單獨列表進行數據處理。試驗測得的數據見表1、表2，由表1、表2可以看出：①預通氣時間會影響檢定結果；②預通氣時間越長，測量結果越接近平均值；③預通氣時間在60s以上時，測量流量計系數一致性非常好；④流量點越大，測量結果一致性越好。

表1 分界流量以上不同預通氣時間條件下K系數測量結果

表2 分界流量以下不同預通氣時間條件下K系數測量結果

4 結論

（1）由于管容的存在，流體不平衡對檢定結果有影響，檢定前的預通氣是非常必要的。

（2）在檢定測量開始前，至少要預通氣60s以上，以確保測量結果的準確可靠。

（3）在檢定過程中，隨著累積流量的增加，管容的影響會減小，在無法延長預通氣時間的情況下，可以適當延長每個流量點的檢測時間，以提高檢定結果的可靠性。

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.029