一种适用于小流量的活塞式气体流量计校准方法

　　国内许多企业使用了测量下限很小的流量计作为流量计量工具,如美国SIERRA、德国FESTO和日本SHIMADZU等智能流量计,有的流量在1L/min以下。为了满足企业的送检需求,我所新购进一台BIOS生产的DrycalML-500-24流量计,其测量下限达到50mL/min。送浙江省计量科学研究院进行校准,标准流量计是浙江省院新研制的“活塞式气体流量校准器”。

　　1　流量计的性能与主要技术参数

　　DrycalML-500-24流量计(以下简称被校流量计)工作时内部活塞从下部平稳移动到上部,然后迅速落下,接着又从下部移动到上部,如此往复运动,流量计可直接显示单次测量值和多次测量的平均值。活塞式气体流量校准器(以下简称标准流量计)工作时可采用正负压两种方法,结构采用平衡设计原理,可预调瞬时流量,动态跟踪压力[1]。两种流量计的主要技术参数如表1所示。

　　2　校准方法

　　采用正压法,如图1 (a)所示。首先将被校流量计的测量温度值设定为当前环境温度,测量次数设定为50次。系统运行后,标准流量计设定一流量值q,观察被校流量计活塞每上下运行一次,会自动显示一流量值,待流量每次变化很小时,系统处于稳定状态,此时使被校流量计重新读数,活塞往复运行50次后获得平均值。

　　记下两流量计工作时各自的温度和压力,通过流量转换公式[2]将流量值转换成标况的流量值,然后通过公式(1)算出相对误差,如表2所示。

式中: q1和q2分别为被校流量计和标准流量计的瞬时流量;δ为相对误差。

　　当标准流量计设定流量很小时,被校流量计内活塞上下缓慢移动,此时压力损失较小,可忽略不计。当标准流量计设定流量较大时,被校流量计内活塞上下快速移动,此时压力损失较大,系统处于不平衡状态,所以两者所测流量值有很大的差异。

　　我们尝试用负压法校准,如图1 (b)所示。首先调节气泵转速,此时被校流量计有一读数q0,然后设置标准流量计流量值为q0,在标准流量计运行过程中,跟踪滞止压力p,系统根据压力实时调整标准流量计的设定流量值,多次渐进测量直到压力p接近零,此时系统处于近平衡状态,最后记录两流量计的流量值q′1和q′2,用正压校准中的方法算出相对误差δ′,表3所示。实际中,温度的变化很小,在渐进流量时不考虑其变化。

　　调整标准流量计流量值时,压力p不可能绝对等于零,所以系统也不可能处于绝对平衡状态。系统的这种不平衡对较小流量影响很大,所以流量小时两者测量值差异很大,当流量较大时这种影响较小。标准流量计的测量上限是4m3/h,在小流量时活塞移动刻度没有大流量时精确,这也是流量较小带来测量差异的另一因素。