气体流量计自动检定装置

　　1　引　言

　　随着国民经济的发展,工业、民用及国防等部门对气体流量测量的介质种类、状态参数、流量范围、测量准确度等提出了更高的要求。特别是,西气东输,各大城市的煤气管道化,各大油田民用天然气的商品化等政策的实施,使气体的计量受到越来越多的重视。但是,现在气体计量仪表的品种不全,准确度还不高,特别是大口径、大流量的气体计量还存在很多问题。所以,发展气体流量仪表已成为我国流量计量仪表发展的重点,而建立高准确度的流量标准装置是进行流量计研究和制造的基础。

　　2　音速文丘利喷嘴气体流量标准装置　的结构原理

　　由于气体流量受其温度、压力、湿度及其性质的影响比液体较为明显,因此,为检定不同种类的气体流量计所建立的标准装置种类繁多,使用较普遍的有PVTt法、标准体积管法、钟罩法、音速喷嘴法等。其中,PVTt法和标准体积管法为一级标准装置,通常仅有流量仪表研究机构和计量部门设置,用来校验音速喷嘴等标准流量计。钟罩法和音速喷嘴法为传递标准装置。钟罩法主要适用于小流量(<10m2/s)、低差压(<3kPa)和小管径(<Φ50)的气体流量仪表的检定。对于油田、石化、天然气等工业测量范围,大多采用音速喷嘴法。音速文丘利喷嘴气体标准装置有如下优点:

　　(1)作为标准流量计,它既可以在线标定亦可以离线标定各种气体流量计;

　　(2)它可在高压、低压、负压标定各种气体流量计;

　　(3)精度高,喷嘴精度0·25级,整个标准装置精度优于0·5级;

　　(4)它对于高压大流量气体流量的测量比其它标准装置优越,如结构简单,体积小,复现性好,在一级标准装置上标定后在各种工作条件下不降低准确度。

　　这个装置采用常压法,如图2—1所示。由Φ3、Φ4·2、Φ6、Φ8·5、Φ12、Φ17、Φ24、Φ30等8种喉径的音速文丘利喷嘴并联组成,有3种管径法兰连接被校仪表,通过电磁阀根据流量大小选定不同的喷嘴组合,可产生255种不同流量,从6~1338m3/h(标准状态),流量间隔为6m3/h。整个装置的精度优于±0·5%。

　　其中,音速文丘利喷嘴的结构形状如图2—2所示。

　　它的作用原理相当于一只收缩喷嘴和一只扩压管所组成的功能。当p/p0大于临界压比(对空气为0·528)时,喷嘴与其它亚音速节流装置一样,流量既与上游压力p0有关,又与下游压力p4有关,流出系数与喉部雷诺数和马赫数有关,这时,要提高它的准确度是很困难的。当p/p0小于或等于临界压比时,气体通过喷嘴最小截面处(喉部)的流速达到当地音速,而且始终保持此速度不变,即马赫数等于1。音速文丘利喷嘴可作为气体计量标准,就是利用当喷嘴入口的气体状态保持不变(指温度和压力)时,而同时压比p/p0又小于或等于临界压比时,气体通过音速文丘利喷嘴的质量流量将是一个定值,也就是质量流量只与上游压力、温度有关,所以有利于提高其测量准确度。