现大流量量值传递。本文讨论了并联式气体流量标准装置.doc

摘要：并联式气体流量标准装置是利用几台低流量范围高准确度的标准流量计以并联的方式来实现大流量的量值传递。本文讨论了并联式气体流量标准装置的设计方案及注意事项。?一.引言 标准表法气体流量标准装置是使用较多的气体流量标准装置，尤其是一些流量计的生产企业建立此项标准装置较多。随着中国城市工业化速度的加快，城市环保的要求和城市天然气、蒸汽供应量日益增大，所使用的气体流量计口径越来越大。大口径流量计的检定及标准表的溯源目前存在困难便显现出来。 但是如果采用并联使用标准表的方式，只使用标准流量计检定曲线上一个有限段，标准流量计标定准确度可以提高。同样也可以使被检流量计的流量范围达到需求。采用并联式标准表作为气体校验装置在国内外已有广泛的应用，如国内应用广泛的喷嘴法气体流量标准装置就是采用并联方式；20世纪90年代加拿大建成的北美最大的天然气实流校验装置是6台DN400与2台DN200的涡轮流量计作为标准表来校验DN750以下的各种口径流量计。 近年来利用涡街流量传感器建立并联式标准表法气体流量检定装置方面也积累了一些经验，并联方式在校验大口径流量计上是有其优势的。 二.基本原理 气体涡街流量传感器的准确度一般在0.5级～1.5级的水平上，是无法作为0.5级标准传感器使用的，当只使用标准流量传感器检定曲线上一个有限段时。标准流量计标定准确度可以得到提高。同样用以检定被检流量计的准确度也可以提高。在这一有限测量范围内仪表系数K的相对误差将小于仪表系数的全量程的误差。 试验结果表明若量程比为2：1或3：1，在定点标定时能满足要求，因此，使用该传感器标准，建立气体流量装置是可行的。 并联方式的就是用几台有限测量范围的标准流量计并联代替大量程的单台标准流量计，使用高精度低量限的标准流量计使标准流量计的检定溯源问题简化。根据该方式建立起一个比较测量系统, 以标准流量计为标准器，使气体在相同的时间间隔内连续通过标准流量计和被检流量计，比较两者的流量值，从而确定被检流量计的计量性能。 在同一技术时间间隔内，流经所有标准流量传感器的气体质量应等于流经被校表的气体质量。根据理想气体质量方程PV=nRT可知，只要测得气体工况流量及该时间的温度及压力即可求出流经被校表的质量流量；根据检测到的被校表的压力和温度及脉冲数即可计算出被校表的流量常数。 三.系统构成 并联式气体流量装置由变频风机（气源）缓冲罐及管路，标准流量传感器，工控机（计时器，数据采集系统）等几部分组成。装置结构示意图如下： 图1 装置结构示意图 ??? 说明： 1.风源包含高压风机、空气机、变频器??? 2.进气管??? 3.缓冲罐??? 4.标准表??? 5.分流罐??? 6.被检流量计 该装置由数台标准传感器并联组成；为方便核查标准表的准确性，标准表处留有备用接口，以方便用高精度的气体流量计来随时核查标准传感器的准确度以及校验小口径涡街传感器使用。该装置采用的是高压离心风机，为了稳定气源的流量和压力，该风机由一台变频器控制风机的转速。 标准表前后直管端均采用前25D后10D的设计，满足了国家标准JB/T9294-1999及检定规程JJG643-2003的要求。 四.数学模型的建立 因检测介质是空气，可视为理想气体，图2是三台并联流量传感器的示意图： 图2.并联标准流量计示意图 ??? 由图可知，流过被检流量计的质量流量等于流过各个标准流量计的质量之和，即： ??? ????????????????????????????????? ??? （1） ??? 由 m = ρq 得： ??? ????????????????????????? （2） ??????????????????? ??????? （3） ??? 在速度式流量计中： ???????????????????????????????????????????????????????? （4） ??? 将（4）代入（3）： ???????????????? （5） ??? 对于气体这种可压缩气体存在如下关系： ?????????????????????????? （6）?????????? ??? 将（6）代入（5）： ??????????????????????? （7） ?????????????????????????? （8） 式中：1.?ms1? ms2? ?ms3???mt?? – 分别是同一时间内流经标准表及被校表的质量流量；????????? 2. ρs1?ρs2? ρs3? ρt? –?分别是标准表及被校表的工况状态下的密度；????????? 3. fs1??fs2?? fs3?? ft???– 分别是标准表与被校表的脉冲数；??????????? 4. qs1? qs2?? qs3??