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分析壓縮氣體流量表取壓方式對檢定結(jié)果的影響及優(yōu)化措施

壓縮氣體流量表是根據(jù)卡門渦街原理研究生產(chǎn)的，主要用于工業(yè)管道介質(zhì)流體的流量測量，如氣體、液體、蒸氣等多種介質(zhì)。其特點(diǎn)是壓力損失小，量程范圍大，精度高，在測量工況體積流量時(shí)幾乎不受流體密度、壓力、溫度、粘度等參數(shù)的影響。無可動機(jī)械零件，因此可靠性高，維護(hù)量小。儀表參數(shù)能長期穩(wěn)定。渦街流量計(jì)采用壓電應(yīng)力式傳感器,可靠性高，可在-20℃～+250℃的工作溫度范圍內(nèi)工作。有模擬標(biāo)準(zhǔn)信號,也有數(shù)字脈沖信號輸出，容易與計(jì)算機(jī)等數(shù)字系統(tǒng)配套使用，是一種比較先進(jìn)、理想的測量儀器。
在特定的流動條件下，一部分流體動能會轉(zhuǎn)化為流體振動，其振動頻率與流速（流量）有確定的比例關(guān)系，依據(jù)這種原理工作的流量計(jì)稱為流體振動流量計(jì)。目前流體振動流量計(jì)有三類：渦街流量計(jì)、旋進(jìn)（旋渦進(jìn)動）流量計(jì)和射流流量計(jì)。渦街流量計(jì)具有以下一些特點(diǎn)：
①輸出為脈沖頻率，其頻率與被測流體的實(shí)際體積流量成正比，不受流體組分、密度、壓力、溫度的影響；
②測量范圍寬，一般范圍度可達(dá)10：1以上；
③精確度為中上水平；
④無可動部件，可靠性高；
應(yīng)用范圍廣泛，可適用液體、氣體和蒸汽。在特定的流動條件下，一部分流體動能會轉(zhuǎn)化為流體振動，其振動頻率與流速（流量）有確定的比例關(guān)系，依據(jù)這種原理工作的流量計(jì)稱為流體振動流量計(jì)。
１、流量計(jì)工作原理及數(shù)據(jù)處理
１．１壓縮氣體流量表的工作原理
圖１為壓縮氣體流量表的結(jié)構(gòu)圖。當(dāng)流體通過由螺旋形葉片組成的旋渦發(fā)生器后，流體被迫繞著發(fā)生器劇烈旋轉(zhuǎn)，形成旋渦。當(dāng)流體進(jìn)入擴(kuò)散段時(shí)，旋渦流受到回流的作用，開始作二次旋轉(zhuǎn)，形成陀螺式的渦流進(jìn)動現(xiàn)象。該進(jìn)動頻率與流量大小成正比，不受流體的物理性質(zhì)及密度的影響。檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進(jìn)動頻率，通過計(jì)算就可得到流量值，且所測流量值能在較寬的范圍內(nèi)獲得良好的線性度。流量計(jì)算式為：ｑｖ＝ｆ／Ｋ（１）
式中ｑｖ為體積流量，ｍ３／ｓ；ｆ為旋渦頻率，Ｈｚ；Ｋ為流量儀表系數(shù)，ｍ－３。

壓縮氣體流量表檢定過程中使用的取壓孔在表體的下部或側(cè)部。為了弄清楚取壓方式對流量計(jì)檢定準(zhǔn)確度的影響，分別在流量計(jì)表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓兩種取壓方式下進(jìn)行了流量計(jì)檢定試驗(yàn)。
１．２試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理
試驗(yàn)采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置為負(fù)壓法臨界流音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，其準(zhǔn)確度等級為０．３級，可以滿足一般準(zhǔn)確度等級為１．５級的壓縮氣體流量表的檢定要求，檢定依據(jù)為ＪＪＧ?。保梗?mdash;１９９４速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。試驗(yàn)以不同廠家、不同口徑的壓縮氣體流量表為例，對采用表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓方式下
不同流量點(diǎn)的流量計(jì)誤差進(jìn)行比較。
以使用廣泛的ＤＮ１００Ｂ壓縮氣體流量表為例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為６０ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為２８．９℃，空間平均濕度為３０％，流量計(jì)的平均溫度為２８．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表１、２所示。

由表１、２得到ＤＮ１００Ｂ壓縮氣體流量表在兩種取壓方式下的流量計(jì)相對誤差曲線如圖２所示。
以某公司生產(chǎn)的ＴＤＳ２００ＢＴ壓縮氣體流量表為

例，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間為６０ｓ，標(biāo)準(zhǔn)裝置的滯止平均溫度為２９．７℃，空間平均濕度為４２％，流量計(jì)的平均溫度為２９．３℃，在表體取壓孔取壓和管道取壓孔取壓的流量計(jì)檢定試驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表３、４所示。兩種取壓方式下的流量計(jì)相對誤差曲線如圖３所示。

表１～４中的儀表系數(shù)計(jì)算方法參見ＪＪＧ?。保梗?mdash;１９９４速度式流量計(jì)檢定規(guī)程。流量計(jì)相對誤差的計(jì)算公式為：
式中Ｅ為流量計(jì)相對誤差，％；Ｋｉ為檢定過程中計(jì)算得出的儀表系數(shù)，ｍ－３；Ｋ０為原始狀態(tài)的儀表系數(shù)，ｍ－３。

２、取壓方式的影響分析
從以上數(shù)據(jù)表和曲線圖中可以看出：壓縮氣體流量表型號一定的情況下，用表體取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較好，用管道取壓孔取壓方式檢定流量計(jì)時(shí)流量計(jì)的線性度較差；流量測點(diǎn)相同的情況下，表體取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較小，管道取壓孔取壓檢定方式的流量計(jì)誤差較大；兩種取壓方式引起的誤差隨著流量的增大而逐漸增大，在流量為２?。梗埃埃恚常钑r(shí)兩者相差近６．２％，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級。所以，在壓縮氣體流量表的檢定過程中，應(yīng)避免在流量計(jì)表體取壓孔以外的地方取壓進(jìn)行檢定。
３、流量計(jì)使用改進(jìn)措施
綜上所述，壓縮氣體流量表在檢定過程中，管道取壓孔取壓方式對流量計(jì)檢定結(jié)果的影響較大。為了保證壓縮氣體流量表檢定工作的準(zhǔn)確性、科學(xué)性和公正性，避免由于流量計(jì)表體取壓孔堵塞而導(dǎo)致檢定員在管道取壓孔取壓對流量計(jì)進(jìn)行檢定，提出以下改進(jìn)措施。
１）建議壓縮氣體流量表生產(chǎn)廠家在不影響流量計(jì)性能的前提下，適當(dāng)改進(jìn)流量計(jì)的結(jié)構(gòu)，比如可以提高取壓孔的位置，避免其被雜物堵塞。
２）用戶在使用現(xiàn)場可在壓縮氣體流量表前端安裝過濾裝置，將雜物濾除掉。
３）壓縮氣體流量表出廠時(shí)將取壓孔外部螺絲涂抹潤滑油，同時(shí)將取壓孔內(nèi)部用橡皮塞堵上，防止雜物堵塞和取壓孔生銹。
４）壓縮氣體流量表檢定過程中，如果點(diǎn)流量變化較大，而流量計(jì)壓力變化不明顯時(shí)，檢定系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置取壓無效報(bào)警，以提示檢定人員采取相應(yīng)補(bǔ)救措施。