臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置的預(yù)熱時間試驗

大慶油田設(shè)計院

臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置的預(yù)熱時間試驗

陳立大慶油田設(shè)計院

采用臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置進行檢定工作時，由于被檢表到標(biāo)準(zhǔn)噴嘴之間存在管容，在檢定過程中管容內(nèi)介質(zhì)的壓力和溫度會發(fā)生一定變化，如果預(yù)熱時間不夠，管容介質(zhì)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(chǎn)生不可忽略的影響。為避免出現(xiàn)對被檢流量計給出的錯誤判定結(jié)論，特開展了不同長度預(yù)通氣時間的測試試驗。預(yù)通氣時間越長，測量結(jié)果越接近平均值；預(yù)通氣時間在60s以上時，測量流量計系數(shù)一致性非常好；流量點越大，測量結(jié)果一致性越好。

臨界流；文丘里噴嘴；標(biāo)準(zhǔn)裝置；氣體流量；管容；預(yù)熱時間

1 試驗背景

臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置是實驗室最常見的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。采用臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置進行檢定工作時，由于被檢表到標(biāo)準(zhǔn)噴嘴之間存在管容，在檢定過程中管容內(nèi)介質(zhì)的壓力和溫度會發(fā)生一定變化，如果預(yù)熱時間不夠，管容介質(zhì)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(chǎn)生不可忽略的影響。為避免出現(xiàn)對被檢流量計給出的錯誤判定結(jié)論，特開展了不同長度預(yù)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(biāo)準(zhǔn)裝置。該裝置采用負壓法，檢定介質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)裝置

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

檢定初期，管容內(nèi)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(tài)平衡需要一定時間。一般情況下，臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置僅能對噴嘴是否達到臨界流狀態(tài)進行判斷，卻無法監(jiān)測流場是否均勻穩(wěn)定。如果在氣體流動未達到平衡時開展檢定，經(jīng)常會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測到噴嘴已達到臨界流狀態(tài)，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(zhǔn)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(nèi)選擇4個流量點進行流量計K系數(shù)的測量，每次檢定前分別預(yù)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(shù)偏離較大，為了方便比較預(yù)通氣時間條件變化對測量結(jié)果的影響，故單獨列表進行數(shù)據(jù)處理。試驗測得的數(shù)據(jù)見表1、表2，由表1、表2可以看出：①預(yù)通氣時間會影響檢定結(jié)果；②預(yù)通氣時間越長，測量結(jié)果越接近平均值；③預(yù)通氣時間在60s以上時，測量流量計系數(shù)一致性非常好；④流量點越大，測量結(jié)果一致性越好。

表1 分界流量以上不同預(yù)通氣時間條件下K系數(shù)測量結(jié)果

表2 分界流量以下不同預(yù)通氣時間條件下K系數(shù)測量結(jié)果

4 結(jié)論

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

（2）在檢定測量開始前，至少要預(yù)通氣60s以上，以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)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(yù)通氣時間的情況下，可以適當(dāng)延長每個流量點的檢測時間，以提高檢定結(jié)果的可靠性。

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.029