氣體流量現場(chǎng)校準過(guò)程中常見(jiàn)問(wèn)題探討
在氣體流量測量中,影響氣體流量測量結果準確性的因素較多,歸納起來(lái)主要有以下幾個(gè)方面:①流量計自身的測量準確度;②配套數據采集及顯示系統的準確度;③流量測量現場(chǎng)的環(huán)境影響(包括氣體介質(zhì)密度、溫度、流量計進(jìn)出口壓力、氣源波動(dòng)度、管路系統密閉性等);④流量計安裝是否符合要求。將流量計單獨拆下送實(shí)驗室檢定的做法,只能確保流量計自身的準確性,根本無(wú)法保證實(shí)際使用中流量測量結果準確可靠。因此,氣體流量現場(chǎng)校準逐步成為一種勢在必行的發(fā)展趨勢。
目前,國內很多計量站(尤其是與科研生產(chǎn)緊密相關(guān)的二級計量站)在進(jìn)行氣體流量現場(chǎng)校準時(shí),普遍會(huì )遇到標準器現場(chǎng)安裝不便、現場(chǎng)校準不確定因素較多、準確度難以提高等問(wèn)題。本文以現場(chǎng)校準最常見(jiàn)的音速?lài)娮鞖怏w質(zhì)量流量校準方法為例,對氣體流量現場(chǎng)校準準確度的問(wèn)題進(jìn)行探討。
2 音速?lài)娮旆怏w質(zhì)量流量現場(chǎng)校準原理
音速?lài)娮旆怏w質(zhì)量流量標準裝置以其攜帶方便、安裝快捷、標準器準確度高等特點(diǎn)被廣泛應用于氣體流量現場(chǎng)校準中?,F場(chǎng)校準原理如圖1所示,將標準裝置串聯(lián)于被測系統下游,利用音速?lài)娮煨试怼攪娮斐隹趬毫εc入口滯止壓力之比小于等于臨界壓力比r*時(shí)(r*值參照相關(guān)技術(shù)文件得到,空氣為0.528),流經(jīng)音速?lài)娮旌聿康臍怏w流速達到恒定,此時(shí)氣體質(zhì)量流量?jì)H和流過(guò)噴嘴入口處的氣體介質(zhì)密度成正比。通過(guò)采集噴嘴入口壓力p、氣體溫度T、濕度φ,計算出流過(guò)噴嘴的標準質(zhì)量流量Q標,與此時(shí)被測系統顯示流量Q被比較,得出被測系統示值誤差ΔQ=Q被-Q標。
標準質(zhì)量流量計算公式為
圖1 氣體流量現場(chǎng)校準原理圖
3.1 氣源波動(dòng)度
3.1.1 影響原因
現場(chǎng)校準時(shí)的氣源大多模擬產(chǎn)品實(shí)際使用工況,氣源波動(dòng)度一般較大(通常要大于0.5%),不可能像校準實(shí)驗室一樣穩定(通常不大于0.05%)。因此,在進(jìn)行流量現場(chǎng)校準時(shí)普遍存在氣源波動(dòng)大的問(wèn)題。由流量連續性原理,流量傳遞需要時(shí)間,若氣源波動(dòng)度大必然會(huì )導致同一時(shí)刻流經(jīng)被校流量計的流量和流經(jīng)標準器的流量不等(兩者之差計為Δq),此時(shí)若采用常規的同步瞬時(shí)讀數方法讀取被檢流量和標準流量,最終計算得到的被測系統示值誤差中就會(huì )多出一部分因氣源波動(dòng)而引入的系統誤差Δq,并且波動(dòng)幅度越大,所引入的Δq就可能越大。以氣源波動(dòng)度0.5%為例,其引入的系統誤差所占百分比也可能達到0.5%。因此,氣源波動(dòng)度較大會(huì )嚴重降低現場(chǎng)校準的準確性。
3.1.2 解決方法
氣源波動(dòng)度對流量校準結果的影響,可歸結于流量傳遞時(shí)間上的延遲,造成流經(jīng)被校流量計的流量和流經(jīng)標準器的流量不等,從而引入了一個(gè)系統誤差。因此,要降低氣源波動(dòng)度對流量校準結果的影響,可以從傳遞時(shí)間延遲和減少系統誤差所占比例兩方面入手。具體解決辦法:①測量被校流量計和音速?lài)娮熘g的實(shí)際距離以及氣體流速,計算出流量傳遞所需時(shí)間Δt,在采集時(shí)將標準信號采集起止時(shí)間延遲Δt,盡可能確保標準和被校器之間所測流量的同步性。②增加每一校準點(diǎn)的流量累加時(shí)間T,通過(guò)計算這段時(shí)間內被校累積流量和標準累積流量比較,得到被測系統示值誤差。如圖2所示,由于增加了累積時(shí)間T,增大了累積流量值Q累,從而降低了系統誤差所占的百分比Δq/Q累,達到了提高校準準確性的目的。
圖2 流量積算示意圖
評論