07流量量值传递与流量标准装置

2020/2/121流量量值传递与流量标准装置2020/2/122流量标准装置原理0mtmmqtt＝lim＝0vtVVqtt＝lim＝2020/2/123流量量值传递系统2020/2/124流量标准装置的分类按测量介质分，可分为水、气、油、多组分（如水和油的混合）流体、多相流体（如气液、气固和液固）及蒸汽流量标准装置按测量方法分，可分为静态法和动态法两类按流量标准装置采用的计量器具分，可分为质量法（也叫称量法）、容积法和标准流量计法按流量标准计量器具量值传递方法分，可分为原始标准和传递标准2020/2/125流量标准装置的作用最基本的用途是校验或标定流量计，量值统一进行标准流量计的型式、性能试验研究研究参比条件和实际工作条件之间的差异对仪表准确度的影响对于计量部门，流量标准装置是做仲裁工作的基础2020/2/126液体流量标准装置液体流量计量器具传递系统常用液体流量标准装置分类2020/2/127液体流量标准装置分类液体流量标准装置原始标准传递标准容积法标准质量法标准标记法标准流量计法速度面积法动态法静态法静态法涡轮式容积式电磁式差压式动态法流动启停法流动启停法静止启停法静止启停法2020/2/128静态容积法液体流量标准装置静止启停静态容积法液体流量标准装置流动启停静态容积法液体流量标准装置abcd流量时间流量时间2020/2/129河流流量测量12345678910111213141水池，2排水管，3水泵，4进水管，5高位水塔，6截止阀，7试验段，8被校表，9调节阀，10换向器11，12工作量器，13，14放水底阀123456789991水池，2水泵，3截止阀，4试验段，5被校表，6调节阀，7工作量器8底阀，9排水管2020/2/1210静态容积法液体流量标准装置的特点本方法比较成熟，是目前国内外用得最多的校验方法。静止启停法只能用于小管径的装置，因为大管径阀门启闭不可能太快，启闭占用时间过长。流动启停法的装置用于校验总量仪表时，仪表必须要有高分辨率的电脉冲输出。只能用于低粘度液体（如水、轻柴油等）流量计的校验和标定。静止启停法的中小尺寸计量容器可车装，作为可移动的精确体积标准。2020/2/12112020/2/12122020/2/12132020/2/12142020/2/12152020/2/1216静态质量法液体流量标准装置计算装置复现的实际流量(qm)S为：)1()(0tMMqSm)11(PWA2020/2/1217其它液体大流量测量123456789101水池，2排水管，3水泵，4进水管，5高位水塔，6截止法7试验段，8被校表，9调节阀，10换向器，11称量容器12标准秤，13放水阀，14旁通管111213142020/2/1218静态质量法液体流量标准装置的特点这是精确度最高的流量标准装置，装置的精确度一般可达0.05%～0.1%，最高可达0.02%。适用于低粘度液体，但也可用于粘度较高的石油类液体。最适合于校验质量流量仪表。2020/2/1219标准体积管流量标准装置传统标准体积管活塞式校验装置2020/2/1220传统标准体积管标准体积管单向标准体积管双向标准体积管阀式无阀式球阀管汇式（四切换阀）四通切换阀式（一个切换阀）闸阀式（一球）球阀闭锁式（一球）三球式双球式单球式立式体积管卧式体积管2020/2/122112345678计数器1被校表，2交换器，3球，4终止检测器，5起始检测器，6体积管，7计量段容积，8脉冲计数器图14—11单向球型标准体积管原理示意图2020/2/12222020/2/1223活塞式校验装置一种结构紧凑，小型轻量，尺寸仅为传统标准体积管的1/3左右的活塞式标准体积管（也可简称活塞校验装置），更适合移动到现场校验应用了微机技术、脉冲内插技术、先进的机械加工技术、几何量检测技术并实现了计算机程序控制和数据自动处理，是使流量得到精密测量的新型流量标准装置2020/2/1224脉动流量测量流动方向计数器计时器旁通阀控制液压系统控制油箱液压泵置换器（活塞）有效计量容积计量杆液压油缸旁通阀出口被校表弹簧座检测开关安全阀信号检测器2020/2/1225脉冲内插技术123N(a)双时间法(b)四时间法检测信号开始检测信号开始检测信号停止检测信号停止123NTTTTTT2112342020/2/1226双时间法：脉冲内插数四时间法：脉冲内插数脉冲内插技术121TTNN43211TTTTNN2020/2/1227用一台标准流量计校验仪表用并联标准流量计校验仪表并联标准流量计的未知系统相对误差不大于该系统中最不准确的那个标准流量计的系统相对误差；用并联方式连接起来的一组标准流量计最低限度也能和单台标准流量计一样可靠，并联并不降低测量误差；通过并联方式，可以在不降低计量可靠性的前提下，按照需要扩大流量测量的范围。标准流量计法2020/2/1228截止法被校表整流器标准表调节阀LLLL标准表1被校表标准表2标准表3标准表n2020/2/12292020/2/1230气体流量标准装置分类气体流量标准装置原始标准传递标准容积法标准质量法标准标记法标准流量计法速度面积法涡轮式容积式差压式钟罩法活塞法PVTt法皂膜法水排气法质量时间法冷凝法音速喷嘴式气体体积管2020/2/1231钟罩导轮标尺液槽试验管调节阀被校流量计鼓风机平衡锤补偿机构滑轮TmPmPsTs钟罩式气体流量标准装置2020/2/1232钟罩流量公式检定状态钟罩容积流过被检流量计的气体体积流过被检流量计的气体标准体积[1(2)(20)]BNBSCVVtBBmmmBBmmBBpTZVVVpTZBNNmNBNBBpTZVVpTZ（）2020/2/1233钟罩流量公式流过被检流量计的体积流量流过被检流量计的标准体积流量被检流量计体积流量误差mVVqt()()mNVNVqt1VVVqVqqEq2020/2/1234钟罩重力，向下—常数平衡锤拉力，向上—常数密封液体的浮力，向上—非常数补偿机构拉力，向上—非常数钟罩内压力ps产生的作用力，向上—希望是常数钟罩受力2020/2/1235链条式补偿机构：主要考虑链条单位长度质量（链条线密度）应等于钟罩单位长度浸入密封液中排出液体质量的一半。钟罩补偿机构2020/2/1236杠杆补偿—偏心轮：偏心轮是一个等速螺线，即配重力臂的增加与滑轮转角成正比。钟罩补偿机构2020/2/1237虹吸补偿：利用一个与钟罩固定在一起容器，随钟罩一起升降。用一个倒U形虹吸管将容器和液槽连通，使容器中液面始终与液槽液面保持同水平。钟罩下降排出的液体通过虹吸管进入容器，变成钟罩质量的一部分，正好克服浮力的上升。钟罩补偿机构2020/2/12382020/2/1239钟罩补偿机构象限式补偿机构：利用象限杆上的可移动配重mG对钟罩拉力的变化来补偿浮力造成的影响。012BsGGccsbcspglmlmlHShdlH2020/2/1240希望上式为0如果发现钟罩下降过程中，余压增加，说明应该减小lG或mG10GGcsbclmlHSlm0sph2020/2/1241钟罩流量范围2000升钟罩：流量一般小于300m3/h10000升钟罩：流量一般小于1500m3/h只能用于中小管径计量院钟罩容积：2000L，500L，50L钟罩内压：463mmH2O,195mmH2O,160mmH2O流量范围：(0.3～120)m3／h检定介质：空气不确定度：0.2％(k=2)2020/2/1242在某一时间间隔t内，气体进入或排出容积为V的容器，根据容器内气体的绝对压力p和热力学温度T的变化，求得气体质量流量。容器的容积V用氮气精确标定。得到一V20PVTt法气体流量标准装置2020/2/1243PVTt法气体流量标准装置计时器计时器计时器123455123678999884672671压缩机，2过滤器，3去湿器，4控制阀，5贮存容器，6被校表，7音速喷嘴，8换向器，9定容罐，10真空泵3PTVPTPTVV10大气(a)正压流入法(b)正压流出法(c)负压法2020/2/1244在t时间间隔内进入标准容器V的实际气体质量流量qm为：20()[13(20)]NNFENpiNFFEEmTZppVtmpTZTZqtt2020/2/1245PVTt法流量范围定容罐的容积一般在20m3左右（Φ1.6m×10m），温度场问题空气R=287J/kg.K，极限情况下：真空能抽到0，音速文丘里喷嘴无压降，时间30s负压法可做到2400m3/h正压法可提高流量，但压力控制困难很难做到大口径管道2020/2/1246计量院PVTt法流量装置PVTt法气体流量国家基准装置采用负压法，始建于八一年,八六年完成，达到国际先进水平。用于对音速喷嘴进行量值传递。其主要技术指标如下：标准容器容积：2m3，20m3，0.2m3流量范围：(0.1～1300)m3／h检定范围：音速喷嘴喉径d≤60mm检定介质：空气不确定度：0.05%(k=2)2020/2/1247Mt法气体流量标准装置空气压缩机净化装置压力容器16m3压力控制系统A压力控制系统B控制环阀X音速喷嘴换向器容器离合系统称量容器称量台消音器大气被校表旁通仪表试验段2020/2/1248陀螺电子秤球罐快速阀喷嘴检定台位球罐mt法原级标准装置简图2020/2/1249流量背压PP0P0PcrP0qcr音速喷嘴原理2020/2/1250音速喷嘴流量公式00RTPAqmKKKK)1(21)12(2020/2/1251临界流函数040415.012)1(21＝RKKKK68473.012)1(21＝KKKK2020/2/1252被校流量计消音器DN100DN150DN200DN300DN400TP11P1616T123456789101112131415162344.581012.52550100125250500100012502500m/h3音速文丘里喷嘴TTinout2020/2/12532020/2/12542020/2/12552020/2/1256音速喷嘴的流通能力音速喷嘴的流通能力在理论上讲是无限的实际装置的流量决定于真空泵的容量、喷嘴直径（外形和喉部）以d=100mm计算（一般外形直径为4d-5d）qv=8000m3/h左右真空泵的容量和投入，运行噪音问题目前在建的最大音速喷嘴装置15000m3/h,20只喷嘴并联，最大被校表口径500mm，3台5000m3/h真空泵30多万，总投资120多万2020/2/1257计量院音速喷嘴音速喷嘴气体流量标准装置采用负压法,用于检定、测试各类气体流量仪表、仪器。其主要技术指标如下流量范围：(0.1～1300)m3／h检定介质：空气不确定度：0.2％(k=2)2020/2/1258流出系数C确定音速喷嘴的流出系数C一般有以下几种方法：1、应用基本的物理定理，列出数学方程式，用理论的方法求解而得到流出系数。2、用测定内部流场或外部流场的方法计算出通过喷嘴的实际流量，从而确定流出系数。3、总特性的测量，即在气体流量标准装置上进行总特性试验，标定出流出系数。2020/2/1259测流场法用于标定或测量大口径流量仪表认为制造一个稳流区，在该稳流区的流速分布几乎是均匀的，然后用标准仪器（热线风速仪、激光多普勒、毕托管等）测量流速，计算流量只要流场稳定，用该方法标定音速喷嘴的不确定度为0.3％左右，与PVTt法比，最大偏差为0.45％2020/2/1260计量院风洞风洞装置建于一九九一年,经测试符合低速风洞标准要求。主要用于测试、检定工作用皮托管及其它各类风速计，满足目前国内风速仪表测试工作的需要。其主要技术指标如下:流速测量范围：0.2～