正压法音速喷嘴气体流量标准装置压力调节改造

　　0 引言

　　音速喷嘴气体流量标准装置采用临界流文丘里管( 音速喷嘴) 作为标准器，当喷嘴前后形成一定的背压后可以得到流经喷嘴的标准流量值，然后通过该值对与之串联的被校流量计进行标定和校准。

　　从喷嘴前后端背压的形成方式上分，音速喷嘴气体流量标准装置主要有正压法和负压法两种。相比较而言，正压法可以使检定条件尽可能接近于实际工况，从而使得到的校准数值更具指导意义。

　　根据临界流喷嘴质量流量计算公式，可知在保证喷嘴前后背压比的情况下，流经喷嘴的质量流量与喷嘴前端的气体压力成正比。因此若要得到稳定的气体流量，必须使喷嘴前端的压力稳定。

　　当采用正压法时，由于前端供压和气流运行的过程是一个动态的过程，在此过程中喷嘴前端的压力也会有动态的变化，这样就会造成标准流量的不稳定。因此就要对喷嘴上游的压力进行有效的控制，将喷嘴上游的滞止压力的不稳定波动控制在一个可接受的范围之内。本文将介绍一种压力控制方法。

　　1 改造方法

　　1. 1 原有形式

　　最初音速喷嘴气体流量装置形式如图 1 所示，空压机运行在储气罐 1 内形成 0. 8 MPa 压缩空气，经过自力调节阀 F 减压到储气罐 2 内，再通过电磁调节阀F1 流入被校流量计，后端串联音速喷嘴进行校准。该种形式可以通过调节阀 F 和两个储气罐的逐级稳压达到一定的稳压效果。但是由于该装置的量程覆盖较宽，仅通过一个稳压调节阀并不能在全量程内达到较好的稳压效果。另外该种方法无法对下游被校传感器处的压力进行较为精确的控制，使得每点的校准压力都有不同程度的偏差。

　　1. 2 改造完成形式

　　本次改造的方法原理如图 2 所示。

　　空压站供气至气罐 1 中，在后端添加 3 个调节阀，规格型号分别为 SIEMENS VVF45. 90 DN100，SIEMENSVVF45. 50 DN50，SIEMENS VQT25 DN25。阀门执行机构采 用 SIEMENS SKD62， 控 制 器 选 用 SIEMENSRWD68，后端校准管路上安装压力传感器 P。

　　先在控制器端设置需要调节的管路压力值 p，管路上的压力传感器测量出管路上的压力并将此信息传递给控制器，控制器根据设定的压力值和实际测量出的压力值进行比较，并通过控制阀门执行机构调整阀门开度以使管路压力保持在设定的压力水平上。

　　该套系统使用 3 个不同口径的调节阀应对不同流量的调节。基本的流量调节范围是:

　　使用时以上调节阀手动选用，根据实际使用流量选择一种进行压力调节。