摘要(yao)：玻璃轉子流量(liang)計
在檢定過程(chéng)中，因調節氣體(ti)流量的方法不(bú)同會直接影響(xiǎng)檢‼️定結果的精(jing)度．針對這一問(wèn)題，采用氧氣🈲、二(er)氧化碳2種氣體(tǐ)分别作爲檢定(dìng)介質，利用容積(jī)法對玻璃轉子(zi)流量計分😘别采(cǎi)用🎯前調與🛀後調(diao)流量的方法進(jin)行對比實驗．根(gen)據實測實驗數(shu)據進行分析🤟研(yán)究，證實了對氣(qi)體流量的調節(jie)采用後調流量(liang)的方法，可使檢(jian)定誤差大大減(jian)小，因而進一步(bu)提高了檢定結(jie)果的精度．這不(bu)僅🔞對于實際檢(jiǎn)定工作中提高(gāo)檢定精度有着(zhe)重要的意義，同(tóng)時提高了流量(liang)計實際使用🙇🏻時(shí)的正确率．
在工(gōng)礦企業中，需要(yào)進行氣體流量(liàng)測量的場合随(suí)處可見🆚．目🌍前，氣(qi)體流量的計量(liàng)問題成爲我國(guó)計量⛱️儀表發展(zhan)的重點，很多問(wen)題都尚未得到(dào)解決．此外，氣體(tǐ)流量計的品種(zhong)也不齊全🙇♀️，特别(bié)是✂️大口徑、大流(liu)♍量的氣體🐪流量(liang)計存在很多的(de)問題．因此對于(yu)氣體流量計的(de)正确率及其傳(chuán)遞有着更爲嚴(yan)格的要求．在流(liu)量計的實👨❤️👨際使(shi)用過程中，一般(ban)都從儀器的選(xuan)擇方面提高測(cè)量結果的精度(dù)，但卻🌈常常忽略(luè)了從最初的檢(jian)定來減小誤差(chà)的影響．但事實(shi)上，隻有确🌐保了(le)檢定的正确率(lǜ)，才👉能減小㊙️氣體(tǐ)流量計使用誤(wu)差，從而進一步(bu)提高測量的精(jing)度．
在實際工作(zuò)中，多數檢定人(ren)員沒有意識到(dào)前調和後調的(de)區别，但是2種看(kan)似差别不大的(de)調節方式對檢(jiǎn)定結果🚩影響很(hen)大。目前📐針對這(zhè)個問題多是理(li)論分析，缺乏實(shí)驗數據驗證，本(ben)課題針對上述(shù)情況在前期進(jin)行🔴了實驗設計(jì)并獲得了大量(liang)的實驗數據💚．根(gen)據實測數據結(jié)合建立的數學(xue)模型，來對前調(diào)與✍️後調流量2種(zhong)方法進行對比(bi)分析．同時對于(yu)如何在檢定玻(bo)璃轉子流量計(ji)時提高檢定精(jing)度方面做了研(yan)🎯究，并提出了有(you)效⭐的解決方法(fǎ)，從而大大減小(xiao)了玻璃轉子流(liu)量計檢定誤差(cha)．
1轉子流量計的(de)檢定原理與數(shù)學模型
轉子流(liú)量計的檢定标(biao)準是根據JJG257-2007轉子(zǐ)流量計檢定規(guī)程而🛀進行的LI,檢(jian)定時采用鍾罩(zhào)式氣體流量标(biao)準✌️裝置.鍾罩式(shi)氣🎯體流量标準(zhǔn)裝置如圖1所示(shi)8-41.圖中的鍾罩是(shì)一個上部有頂(dǐng)蓋，下部開口的(de)🥵容器，筒體内盛(sheng)滿水或者不易(yi)揮👄發的油.由于(yu)液封的作用,使(shǐ)得鍾罩成爲一(yi)個密封的容器(qì).進氣閥上的導(dao)管插入鍾罩内(nei),頂端露出液面(mian),其高度🥵以鍾罩(zhao)下降到最低點(dian)時不碰到鍾罩(zhào)頂蓋爲宜.爲了(le)避免鍾罩下降(jiang)時✌️晃動,通過導(dao)輪、定滑輪及配(pèi)重錘來調節鍾(zhong)罩内的🙇🏻壓力.檢(jian)定玻璃轉子流(liú)量計的工作原(yuan)理是首🎯先打開(kai)進氣閥門,關閉(bì)出氣閥,開動氣(qi)泵使氣體通過(guò)導管流入氣體(tǐ)流量标準裝🐇置(zhi)的工作量器内(nei).當鍾罩上升到(dào)最高位置時,關(guān)閉氣泵🌏,停♈一段(duan)時間後,待标準(zhǔn)容器内氣體的(de)溫度穩定時,開(kāi)始檢定流量計(jì).鍾😍罩式氣體流(liú)量标準💃裝置本(ben)身是一個恒壓(ya)源并給🚶出标準(zhun)容積的裝置.打(da)開出氣閥和調(diào)節閥,鍾罩以⁉️一(yī)定💋的速度下降(jiàng).此時開始計時(shí),流量計開始計(ji)數，測出鍾罩排(pai)出的氣體體積(jī)、溫度和時間,鍾(zhōng)罩内的氣體通(tong)過導氣管經被(bei)檢定的流量計(ji)流入大氣,計算(suan)出流量計在刻(kè)度狀态下的實(shí)際流量和示值(zhí)誤差.實際流量(liang)值可根據公式(shì)(1)計算得出：
式中(zhōng),V,τ分别爲流量标(biao)準裝置内排出(chū)的氣體體積,排(pai)出裝置♌的🤩時間(jian).Pv,Ps,Pm分别爲标準狀(zhuàng)态下、流量标準(zhǔn)裝置内和流量(liang)計前的氣體絕(jue)對壓力,PN=101325Pa.Tw,Ts,Tm分别爲(wei)标準狀态下、流(liu)量标準裝置内(nei)和流量計前的(de)氣體絕對溫度(dù),Tn=(273.15+20)K=293.15K.将實際流量值(zhí)Q與被檢流量計(ji)的顯示值Q'相比(bi)較,利🔅用公式(2)可(ke)計算出被檢流(liú)量計示值相對(dui)誤差爲：
式中，δｖ———被(bèi)檢流量計示值(zhi)相對誤差，Ｑ′———被檢(jian)流量計的顯示(shi)值，Ｑ———實際流量值(zhi)．鍾罩式氣體流(liú)量标準裝置如(ru)圖1所示．
2實驗數(shu)據處理
2.1氣體測(ce)量刻度換算
日(rì)常使用的轉子(zǐ)流量計,由于轉(zhuan)子流量計制造(zào)廠家标定🐅設備(bei)♋的限制，通常隻(zhī)能用水或者空(kong)氣來進㊙️行标定(ding),所以實驗中所(suǒ)用的檢定介質(zhi)爲非标定介質(zhi),應對轉子流量(liang)計讀數進行修(xiu)正也😘稱爲刻度(du)換算.本實驗中(zhong)标準狀态下檢(jiǎn)定點爲1000L/h,氣體的(de)密度受壓力、溫(wen)度變化的影響(xiang)較大.因此，測量(liàng)🔞不同氣體時要(yào)進行刻度換算(suàn).流量計的換算(suàn)問題，實際上就(jiù)是⭐對于不同的(de)流體浮子處于(yú)同一高度時,所(suǒ)反映出的流量(liàng)值不同.這裏使(shi)用了簡化後的(de)刻度氣體換算(suàn)公式,忽略黏度(du)對流體氣體的(de)影響.在實驗時(shí)的檢定溫度設(she)定爲📧常溫.介質(zhi)不是幹空氣,所(suǒ)以要對🔴流量示(shì)值進♌行修正,可(ke)用👅公式(3),求出檢(jian)定介質的修正(zhèng)值.
式中,qv0爲流量(liang)計的氣體示值(zhí)流量或輸出信(xìn)号所對應的流(liú)量.ρ01爲使用氣體(ti)在刻度狀态下(xià)的密度.qv,p,T分别爲(wèi)工作狀态下的(de)氣體流😍量換算(suàn)到标準狀态下(xià)的流量,被測氣(qi)體的壓力(即表(biao)壓力與大氣壓(ya)力之和)及溫.度(du).ρ0，p0,T0分别爲标準狀(zhuàng)态下被測幹氣(qi)體的密度、壓🐉力(li)及開爾文溫度(dù),p0=101325Pa.
标準狀态下氧(yang)氣的密度是1.331kg/m3,二(èr)氧化碳的密度(dù)爲1.829kg/m3,空氣🆚的密度(du)爲1.205kg/m3.根據修正公(gōng)式(3),可以得到氧(yang)氣修正後🈲檢定(dìng)💃點爲945.44L/h,二氧📐化碳(tàn)修正後檢定點(diǎn)爲806.53L/h.
2.2氧氣和二氧(yang)化碳實驗結果(guo)的分析與計算(suan)
玻璃轉子流量(liàng)計檢定介質爲(wei)氧氣前調流量(liang)和後調流量實(shi)驗數據如表1和(hé)表2所示.
在檢定(dìng)玻璃轉子流量(liang)計時,以上一組(zu)數據是以氧氣(qì)💋爲介🏃質進行實(shí)驗,壓力下所對(duì)應的2個值分别(bié)爲♉ps，pm,即流量标準(zhǔn)裝置内和流量(liang)計前氣體的絕(jué)對壓力.實驗中(zhong)标準狀态下檢(jiǎn)定點爲1000L/h,根據公(gong)式(3)，對氧氣修🧑🏽🤝🧑🏻正(zhèng)後的檢定點爲(wèi)945.44L/h.根據公式(1)、表1以(yǐ)及表2中氧氣的(de)實驗數據可得(de)前調和後調流(liú)量值如圖💔2所示(shì).
實驗中,對于檢(jian)定時氣體流量(liàng)的前調和後調(diào)都分别采集了(le)3組數據,對于3組(zu)數據求得的平(píng)均值作爲🚶最後(hòu)的實際流量值(zhi),使檢定結果更(geng)加正确.從以上(shang)的實驗結果來(lai)看,對氧㊙️氣的數(shù)🆚據分析👄知前調(diao)流量平均值爲(wèi)659.73L/h,後調流量平均(jun)值爲987.64L/h,相比刻度(dù)修正後氧氣的(de)檢定點,後調流(liu)量與👣密度修正(zhèng)後檢定點945.44L/h的值(zhi)🈲更爲接近.由前(qian)❗調和後調流量(liàng)氧氣的示值誤(wù)差計算知,前調(diao)流量相對誤差(chà)爲43.3%,後調流量相(xiang)對誤差爲4.3%.從而(er)可以看出,檢定(ding)🔆時使用後調流(liu)量,其實際流量(liang)值與檢定點更(geng)爲接近且相對(duì)誤差遠遠小于(yú)前調流量.2種看(kàn)似差别不大的(de)調節流量的方(fāng)法,對于檢🔅定結(jié)果卻有很大的(de)差異，後調流量(liang)可使檢定結果(guǒ)更爲正确.對于(yu)一種介質,由于(yu)其♋每種氣體都(dou)有各自的特殊(shu)性,從而不能充(chong)分地說明哪種(zhong)調節精度更高(gao),相對誤差更小(xiǎo).爲了使結果具(jù)有普遍性,任意(yi)選用另外一種(zhǒng)氣體進行實驗(yàn),以便更加清楚(chǔ)地說明結✏️果的(de)普遍性.玻璃轉(zhuan)🏃子流量計檢定(ding)介質爲二氧化(hua)碳前調流量和(hé)後調流量實驗(yàn)數據如表3和表(biao)😍4所示.
對于以二(èr)氧化碳爲介質(zhì)檢定轉子流量(liàng)計時,其檢定點(dian)🔆同樣選擇1000L/h,同理(lǐ)根據公式(1)、表3和(he)表4中二氧化碳(tàn)的實驗數據可(kě)🚩得二氧化碳前(qián)調和後調流量(liang)值如圖3所示.
對(dui)于前調和後調(diao)流量,以每組中(zhōng)4次實際流量值(zhi)的❤️平均值爲前(qian)調和後調最後(hòu)的實際流量值(zhi),避免粗大誤🔞差(cha)對實驗結果的(de)影響.同理根據(jù)公式(2),二氧化碳(tàn)修正後檢定點(dian)的值爲806.53L/h,由圖💘3中(zhōng)前調的平均值(zhi)與後調平均值(zhi)可得二氧化碳(tàn)的示值誤差:前(qian)調爲14.3%,後調爲7.0%,其(qi)計算過程與氧(yǎng)氣的示值誤差(cha)計算過程相♉同(tóng).
對二氧化碳的(de)數據分析知前(qián)調流量平均值(zhí)爲705.81L/h,後調流量平(ping)均值爲867.41L/h,相比對(duì)二氧化碳刻度(dù)修正後的❌檢定(ding)點,後🍓調流量與(yu)密度修正後檢(jiǎn)定點806.53L/h的值更爲(wei)接近.前調流量(liàng)相對誤差爲14.3%,後(hou)調流量相對誤(wù)差爲7.0%.二氧化碳(tàn)的實驗結👨❤️👨果更(gèng)加充分地證明(míng)了在對玻🥰璃轉(zhuǎn)子流量計檢定(ding)時，使用後調流(liu)量可使相對誤(wu)😘差大大減小，檢(jian)定結果更加正(zhèng)确.
3結論
從氧氣(qi)的實驗數據分(fèn)析可知:前調流(liú)量平均值爲🛀659.73L/h,後(hou)調流量平均值(zhi)爲987.64L/h,後調流量均(jun1)值與氧氣密度(dù)修正後檢定點(diǎn)945.44L/h的值更❤️爲接近(jin).對于示值誤差(cha),前調流量相對(dui)誤差爲43.3%,後調:流(liú)量相對誤差爲(wei)4.3%,後調流量的誤(wù)差遠遠小于前(qián)調流量的誤差(chà)值.從二氧化碳(tan)的實驗結果分(fen)🐉析得到前調流(liú)量平均值爲705.81L/h,後(hou)調流量平均值(zhí)爲867.41L/h,與密度修正(zhèng)後檢定點806.53L/h相比(bi)較,可以🙇♀️清楚看(kàn)到後調流量均(jun)值更爲接近修(xiū)正後的檢定點(diǎn).二氧化碳前調(diào)流量相🏃對誤差(cha)爲14.3%,後調流量相(xiàng)對誤差爲7.0%,進一(yi)步證實了在檢(jian)定玻璃轉子流(liu)量計時使用⚽後(hòu)調流量可使檢(jian)定結果更加正(zheng)确，減小誤差對(duì)檢✏️定結果的影(ying)響.
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