气体流量标准装置的研制

　　1　原理及组成

　　1·1　测量原理

　　装置是音速喷嘴法与标准表法相结合的气体流量标准装置,两种方法共用一套被检表实验管路,共用一套数据采集、传输、处理和控制系统,具有各自独立的气源。音速喷嘴法系统依靠气环真空泵产生流量,标准表法系统依靠风机产生流量。依据流体连续原理,通过标准流量与被检表的示值比较,完成被检流量计的检测。

　　装置包括三个相对独立的子系统:①音速喷嘴法对标准涡轮流量计系统;②音速喷嘴法检测被检流量计系统;③标准表法检测被检流量计系统。

　　1·2　装置组成

　　1·2·1　标准器组

　　包括1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、700 m3/h等共11只音速喷嘴;5台标准涡轮流量计:DN80(13~250m3/h) 1台、DN150(80~1600m3/h)4台。

　　1·2·2　温度、压力及湿度测量

　　Pt100A级铂电阻,0~50℃0·2级温度变送器;0·075级压力变送器,0·5级0~45 kPa压力传感器。采用数显温湿度计,测量范围(10%~99%)RH,允差±2% RH,温度范围为-20~80℃,允差±0·3℃。

　　1·2·3　数据处理系统

　　包括采集模拟量的NI6225卡和提供时频基准脉冲的NI6624卡、数据处理软件、计算机等。

　　1·2·4　管路系统

　　包括DN15、DN20、DN25、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300共13条被测表管道;5条标准涡轮表管道和1条标准表旁路管道;被检表管路汇集管、标准表管路汇集管;风机抽、排气管道等。

　　1·2·5　气源系统

　　选用西门子产气环真空泵G2002BH1910-7HH272台,G2002BH1943-7GH47 1台。选用型号JWT-6·2A(11 kPa、3 000 m3/h、22 kW)和9-19 8D(14 kPa、11 000 m3/h、55 kW)的离心风机各1台。

　　1·2·6　电器和气动控制部分

　　控制部分主要是用于控制风机、真空泵及气动阀门,包括计算机、控制软件、NI6225模拟量输出控制卡、ISO-P32C32开关量控制卡、电磁阀、变频器等。气动控制部分,包括空压机、储气罐、气压传递管路、气动夹表器及气动阀门等。

　　2　主要技术措施

　　2·1　采用音速喷嘴法和标准表法相结合的设计方案

　　音速喷嘴为最高标准,总流量上限选在1 723m3/h;由音速喷嘴传递到标准表,采用4台DN150和1台DN80的标准涡轮流量计并联,整套装置上限流量不低于6 000 m3/h,确保本装置能够传递0·5级气体流量计。

　　2·2　标准器组

　　2·2·1　音速喷嘴[1,2]

　　音速喷嘴的不确定度不得超过0·15%(k=2)。音速喷嘴截头圆锥体半角为4°,面积比约为2,最大背压比不低于0·85。各音速喷嘴按实测最大背压比控制和监测[3]。对临界流函数作湿度公式修正,其不确定度估计为0·05%(k=2)[4]。