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不同气体流量计检测要求对比分析

时间:2018/08/15来源:未知

摘 要:气体流量计量器具种类繁多, 相应的检定规程也各不相同, 而计量技术机构应当按照这些规程不同的要求来分别进行检测, 文章系统地将这些规程中的相同点和不同点进行区别和分析。

  气体流量计广泛应用于贸易计量, 其计量溯源的准确性直接关系到用户的切身利益, 在开展检测工作时必须依照相应的检定规程进行操作, 以确保计量检测工作的正确和严谨。目前使用气体流量标准装置进行检测的气体流量计主要是各种类型的速度式流量计[1], 但不包含单独规程列出的流量计, 如涡街流量计[2]、涡轮流量计[3]、气体容积式流量计[4]、超声流量计[5]等, 各规程对检测的要求有相同的地方也有不同的地方, 由于规程较多使用起来容易混淆, 很多关键问题容易被忽略, 因此系统地将这些规程的区别和联系直观比较很有意义, 可以进一步提高检测人员对各个检定规程的理解和认识。

1、环境条件的要求:

  每种气体流量计的使用条件不同, 检定规程也对检测时各个装置所处的温度、湿度和大气压力做了明确的要求, 当不满足这些条件时, 尽量不要开展检测工作, 如北方冬季实验室室内温度低于零度, 此时开展检测, 可能会由于机械式气体流量计润滑剂粘度增大导致较大偏差。而湿度大于要求时可能出现对标准器和配套电测设备等的影响, 不利于检测的准确性。表1将各个规程对相应的气体流量计检测环境条件的要求分别列出。

表1 不同规程对环境条件的要求

表1 不同规程对环境条件的要求

表中气体容积式流量计将环境条件分为参比条件和非参比条件, 因此比对、仲裁检定和型式实验等重要实验都应当在参比条件下进行, 其余情况下满足非参比条件就可以开展检测工作。

2、对标准装置的要求:

  各个规程对标准装置的测量不确定都有要求, 主要根据被检流量计的准确度等级来判定, 速度式流量计、涡街流量计和气体容积式流量计要求装置测量结果的不确定度应不大于被检流量计***大允许误差值的1/2, 而涡轮流量计和超声流量计对装置的不确定度要求较高, 应不大于***大允许误差值的1/3, 所以检测时应当满足装置的不确定度要求, 不能出具超过标准装置能力的报告, 由于各个规程对被检流量计的准确度等级要求也不同, 所以也应当按照规程要求给出相应的准确度等级。表2将各个规程对标准装置的要求和被检表的准确度等级列出供参考。

3、对取压位置的要求:

  在进行检测时需要采集被检流量计处的温度和压力进行修正, 不同的取压位置所测得的压力是不同的, 修正后的流量也不相同, 所以取压位置对测量结果的影响较大, 通常情况下如果被检流量计表体上有取压口, 都应当尽量在表体取压, 如果没有取压口则应按照规程中要求的位置进行取压。表3为不同规程对相应的流量计取压位置的规定。

表2 不同规程对装置不确定度的要求

表2 不同规程对装置不确定度的要求

表3 不同规程对取压位置的要求

表3 不同规程对取压位置的要求

  值得探讨的是旋进旋涡流量计, 其很多方面和涡街流量计相似, 但结构和测量原理和涡街流量计不同。旋进旋涡流量计通过旋涡发生体产生旋涡, 利用文丘里管使旋涡加速并二次旋转来进行流量测量, 旋进旋涡流量计的旋涡发生体面积较大, 会产生较大的压力损失, 由于相应规程还未发布, 目前其检测还是依据速度式流量计进行检测。但如果旋进旋涡流量计表体无取压口时, 依据速度式流量计在流量计上游10D处取压, 但测得的压力与实际表体处的压力偏差较大, 这样检测的结果会有较大偏差, 由于其结构类似涡街, 如果在下游取压其压力更接近表体取压, 测量的结果更合理一些。

4、测量点和分界流量:

  对于检测流量点, 涡街流量计、涡轮流量计和超声流量计是一样的, 气体容积式流量计只需检测3个流量点, 但根据量程比和被检表准确度的等级不同, 会增加相应的流量点。对于气体流量计每个流量点的检测的次数, 大部分规程都要求每个流量点至少检测3次, 气体容积式流量计仅要求每个流量点至少检测2次。但对于0.1级和0.2级的速度式流量计以及0.5级和型式评价的其他几种流量计, 每个流量点至少检测6次。表4为各规程对流量点的要求, 在检测中应当注意不要遗漏流量点。

表4 不同规程对检测流量点的要求

表4 不同规程对检测流量点的要求

  值得注意的是由于旋进旋涡流量计检定规程还未发布, 检测时应当参照速度式流量计而不应参照涡街流量计, 所以检测流量点为7点且全量程都要符合准确度等级对应的***大允许误差的要求。

  分界流量也根据不同的规程有不同的要求, 如表5所示。如果笼统地认为都是0.2qmax, 那么***后检测出的误差是完全不同的, 原来不合格的流量计可能被误判合格, 在检测中应当格外的注意。

表5 不同规程对分界流量的要求

表5 不同规程对分界流量的要求

  值得注意的对于气体容积式流量计由于其量程比较宽, 规程也没有明确给出分界流量点, 可以和生产厂家沟通, 或根据实际情况与用户协商确定分界流量值。而超声流量计是利用超声波在流体中的传播特性来测量流量的流量计, 当被测介质为气体, 较低流速其上下行声路测量时间差很小, 测量不准确, 所以分界流量应以3 m/s流速来界定。虽然其他流量计检测时分界流量以下误差可以是高区***大允许误差的2倍, 但0.2级的气体涡轮流量计全量程都应满足***大允许误差的要求。

5、对重复性的要求:

  被检流量计是否合格, 除应考虑示值误差外, 每个流量点的测量重复性也不能忽略, 如果重复性不合符要求, 同样应当判定被检表不合格。B类速度式流量计重复性要求较低, 只需小于相应准确度等级规定的***大允许误差值的1/2即可, A类速度式流量计、涡街流量计、涡轮流量计和气体容积式流量计重复性要求小于相应准确度等级规定的***大允许误差值的1/3, 超声流量计要求***高, 重复性小于相应准确度等级规定的***大允许误差值的1/5。值得注意的是, 重复性计算时除气体容积式流量计采用的是极差法计算外, 其他规程中重复性的计算均采用贝塞尔公式进行。

6、对检定周期的要求:

  对于检定周期的确定应当符合规程的要求, 并充分考虑被检表的计量性能以及送检用户的意见, 对于计量性能不理想的流量计应当合理缩短检定周期, 还应充分理解规程中对周期要求中的“为”和“不超过”, 合理给出检定周期。

  0.1级、0.2级、0.5级的速度式流量计, 检定周期为半年, 低于0.5级的速度式流量计:分流旋翼式流量计为1年;旋进旋涡流量计为2年;激光多普勒流量计为3年。涡街流量计检定周期一般不超过2年。涡轮流量计检定周期一般为2年, 优于0.5级的检定周期为1年。0.2级、0.5级的气体容积式流量计检定周期为2年, 其余等级的检定周期为3年, 对于周期检定的流量计, 本次与上次检定两次仪表系数的偏差超过***大允许误差, 但线性度符合示值误差要求的检定周期为1年。超声流量计检定周期一般不超过2年, 可自诊断且保留报警记录的插入式超声流量计可每6年检定一次并每年在现场进行使用中检验。

7、对仪表系数检测的正确认识:

  在进行检测时对于示值误差的确定可以通过多种方式得到, 根据气体流量计种类的不同常用的方式有直读、电流输出采集和脉冲输出采集, 直读和模拟输出都可直接得到仪表的实际示值误差, 而通过脉冲输出得到的是仪表系数和仪表系数的线性度即示值误差, 正确理解线性度即示值误差并正确的使用仪表系数是很重要的。

  脉冲输出流量计的仪表系数K, 可通过式 (1) 得到:

计算公式

 

  式中: (Ki) max为在qt≤q≤qmax范围内各检定流量点K系数的***大值; (Ki) min为在qt≤q≤qmax范围内各检定流量点K系数的***小值。

  可以看出仪表系数是分界流量以上所检测每个流量点的仪表系数的***大值和***小值的平均值, 只有当把检测出的仪表系数设置进被检流量计后, 计算出的示值误差才是被检表的实际示值误差, 使用K系数检测的示值误差可以用线性度来表示, 通过变换可以发现二者所表征的意义是一样的。

  在qt≤q≤qmax范围内, 示值误差为:

计算公式

 

当检测出的仪表系数设置进被检流量计后, 流量计的***大示值误差可计算为:

计算公式

 

将式 (1) 代入式 (3) 中:

计算公式

 

同理可得流量计的***小示值误差:

计算公式

 

因此在qt≤q≤qmax范围内, 流量计的示值误差范围为-E≤e≤E。

在qmin≤q≤qt范围内, 示值误差为:

计算公式

 

式中:Emin为在qmin≤q≤qt范围内流量计的示值误差。

通过上面的转化可以看到线性度即表征示值误差的大小, 但如果被检表由于各种原因无法设置仪表系数, 或用户想确认设置新的仪表系数之前的示值误差, 那么上面公式所计算出的误差与实际被检表的误差将会产生一个偏移量:

计算公式

 

式中:Km为被检表内的实际设定K系数值;Ks为标准装置检测出的K系数值。

则在qt≤q≤qmax范围内, 示值误差范围为: (-E+η) ≤e≤ (E+η) , 在qmin≤q≤qt范围内, 示值误差为:Emin+η。

8、结束语:

  除了上述一些主要方面的对比分析, 各个规程还有很多不同的地方, 在针对不同的气体流量计检测时应当严格依照相应的规程来实行, 检测人员也应在平时的检测工作中不断积累经验, 发现问题, 避免出具有问题的报告。


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