正压法气体流量标定系统的设计与实现

    0 引言

    在我国，常见的非标准差压类流量计有多孔孔板、V 型锥、楔形、插入式双文丘利、巴类等，流量仪表的生产厂家需要对这些仪表进行实流标定，必要时还要为特殊工业现场配置的流量仪表进行工业现场模拟流量实验以及风洞实验。目前国内气体流量标准装置基本采用的是钟罩式气体流量标准装置和音速喷嘴( 或称 PVTt 法) 气体流量标准装置^［1］。这两种方式都具有检测精度高、性能可靠等一些优点，但也存在标定流量的范围比较窄、不能实现工业现场模拟流量实验以及风洞实验的功能。天津潤泰公司在我国流量专家毛新业老师的指导下，与天津大学合作共同设计开发了用文丘利作为标准表的正压法气体流量标定系统。该系统于 2011 年 5 月建成，实现了对流量仪表标定、工业现场流量模拟实验以及风洞实验的目标。

    1 系统设计构想

    为了实现流量仪表标定、工业现场模拟流量实验以及风洞实验的目的，系统内部被测管路必须具有一定的正压力，即采用正压法才能实现。正压法采用风机( 或空气压缩机) 作为动力源，可以不必过多考虑干燥、净化等影响^［2］。正压法容易实现较宽的流量测量范围，具有在不同压力点下的检测、实验能力。

    用文丘利作为标准表具有以下优点:

    1) 文丘利是标准节流装置，有国际标准和国家标准作为支撑，有大量的数据可以直接引用。

    2) 文丘利由于是钢制金属结构，介质温度、压力、湿度及使用时间对文丘利的流出系数不会产生影响，比采用涡轮或涡街作为标准表更稳定可靠。

    3) 文丘利通过权威机构的实流检定，可以达到较高的精度等级，完全可以满足作为标准表的要求。

    在主管路加装风洞及测试功能，这个构想可以实现一个系统多种用途，可以大量节约单独建设风洞的费用，减少占地面积。

    增加工业现场流量模拟实验以及风洞实验的功能。在工业现场中经常会遇到由于现场工艺直管段很短，还有一些测量管路是异形管路，给准确测量流量造成很多困难，甚至无法进行测量。这个问题是困扰流量仪表用户和流量仪表生产企业的老大难问题。在正压法气体流量标定系统上按比例大小模拟现场工艺测量管道，在适当的位置加装适用的仪表进行模拟试验，对流量测量进行定量的分析，可以找到理想的解决方案，是一条简便、快捷、准确的方法。

    2 系统的结构设计

    系统组成如图 1 所示，由风机、变频系统、风洞、文丘利( 标准表) 、检定管路、压力变送器、温度变送器、差压变送器及数据采集控制系统组成。