0引言
差壓式流量計(jì)廣泛用于石油、化工、冶金和供暖等領(lǐng)域,其測(cè)量值的準(zhǔn)確性和可靠性對(duì)于能源、環(huán)保等行業(yè)至關(guān)重要,且與人民群眾的利益密切相關(guān)。流量計(jì)的正確性穩(wěn)定性、可靠性以及適用性，直接影響交易雙方的切身利益。
差壓式流量計(jì)主要由節(jié)流裝置、引壓導(dǎo)管、三閥組、差壓變送器和顯示儀表組成。其中節(jié)流裝置由標(biāo)準(zhǔn)孔板、ISA1932噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴等標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件以及取壓裝置構(gòu)成。差壓變送器是差壓式流量計(jì)中的重要組成部分,它能將節(jié)流裝置的差壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)。顯示儀表將差壓變送器產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)及其他裝置產(chǎn)生的補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行計(jì)算,顯示瞬間流量、累計(jì)流量及其他流量。
差壓式流量計(jì)的工作原理為:充滿管道的流體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流裝置,在節(jié)流件附近造成局部收縮使流速增加,在其上下游兩側(cè)產(chǎn)生靜壓差。在已知有關(guān)參數(shù)的條件下,根據(jù)流動(dòng)連續(xù)原理和伯努利方程可以推導(dǎo)出差壓與流量的關(guān)系而求得流量。目前，常用的檢定標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置的方法分為幾何檢測(cè)法、系數(shù)檢測(cè)法、示值誤差檢測(cè)法。根據(jù)JJG640--2016《差壓式流量計(jì)》中幾何檢測(cè)法的要求可知,影響節(jié)流件檢定的因素主要包括:平面度,工作條件下節(jié)流孔直徑,工作條件下上下游管道內(nèi)徑厚度,噴嘴總長(zhǎng)度和喉部長(zhǎng)度等。
1測(cè)量方法
依據(jù)檢定規(guī)程JJG640--2016,利用幾何檢測(cè)法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差壓式流量計(jì)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)。本次以一臺(tái)精度等級(jí)為1.5級(jí)、規(guī)格為DN200的標(biāo)準(zhǔn)孔板為例進(jìn)行評(píng)定。
2建立測(cè)量模型
2.1數(shù)學(xué)模型
計(jì)算差壓式流量計(jì)(標(biāo)準(zhǔn)孔板)質(zhì)量流量的數(shù)學(xué)模型為:
式中,qm為流體的質(zhì)量流量,kg/h;C為所測(cè)流體的流出系數(shù);β為節(jié)流裝置測(cè)量管道內(nèi)徑D和標(biāo)準(zhǔn)孔板開孔直徑d的比值，β=d/D;ε1為所測(cè)流體的可膨脹系數(shù);d為標(biāo)準(zhǔn)孔板的開孔直徑,mm;△P為所測(cè)流體流經(jīng)節(jié)流件(標(biāo)準(zhǔn)孔板)前后的壓力差,Pa;ρ為所測(cè)流體的密度值,kg/m3。
假定ε1、△P和ρ1是常數(shù)。因此,包括在
的實(shí)用數(shù)學(xué)模型中的不確定度應(yīng)是Cβ、d、D這些分量的不確定度。
2.2方差和傳播系數(shù)
2.3流出系數(shù)的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度
根據(jù)傳播律計(jì)算公式可得:
uc(δ)=[c2(C)u2(C)+c2(d)u2(d)+c2(D)u2(D)+c2(β)u2(β)1/2.
3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分析
不確定度的主要來源有:1)管道內(nèi)徑測(cè)量重復(fù)性引人的不確定度;2)孔板開孔直徑重復(fù)測(cè)量引人的不確定度;3)流體流出系數(shù)C引人的不確定度;4)β值引人的不確定度。
4標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量的計(jì)算
4.1管道內(nèi)徑D的不確定度評(píng)定
用尺寸測(cè)量法分別對(duì)管道內(nèi)徑D進(jìn)行測(cè)量,在不同徑向測(cè)量6次得到下列數(shù)據(jù):200.94、201.30、201.30、201.66、200.74、201.95mm。管道內(nèi)徑D的不確定度為:
4.2孔板開孔直徑d的不確定度評(píng)定
分別對(duì)孔板開孔直徑d進(jìn)行測(cè)量,在不同的徑向測(cè)量6次，得到下列數(shù)據(jù):96.788、96.792、96.784、96.788、96.789、96.781mm。板開孔直徑d的不確定度為:
內(nèi)測(cè)千分尺的誤差為0.01mm,其分布為均勻分布,k=/3,自由度v2=∞。內(nèi)側(cè)千分尺分辨力引人的標(biāo)準(zhǔn)不確定.度為:
4.3流體流出系數(shù)C的不確定度評(píng)定
根據(jù)規(guī)程GB/T2624--93《流量測(cè)量節(jié)流裝置用孔板噴嘴和文丘里管測(cè)量充滿圓管的流體流量》規(guī)定,流出系數(shù)C值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
4.4β的不確定度評(píng)定
根據(jù)節(jié)流裝置設(shè)計(jì)計(jì)算書可知,20℃時(shí)節(jié)流件開孔直徑d的誤差為0.05mm,設(shè)計(jì)的管道內(nèi)徑D為200mm,因此:
5合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度及擴(kuò)展不確定度的評(píng)定
合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:
Urel=kuc=6.00x10-3,k=2
6結(jié)束語
本文以精度等級(jí)1.5級(jí)、規(guī)格DN200的標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)為例,在特定的溫度、大氣壓力條件下進(jìn)行了流量計(jì)測(cè)量不確定度評(píng)定。通過本次評(píng)定可以得出，除去差壓式流量計(jì)檢定裝置自身的影響,生產(chǎn)廠家提供計(jì)算書中流出系數(shù)的分量對(duì)整個(gè)差壓式流量計(jì)測(cè)量不確定度的影響較大。因此,在日常的檢定校準(zhǔn)工作中,應(yīng)保證生產(chǎn)廠家使用正確的材質(zhì)及較高的生產(chǎn)工藝，確保管道內(nèi)徑、開孔直徑等參數(shù)的準(zhǔn)確性,盡可能減小標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流件本身引人的流出系數(shù)分量,從而保證整個(gè)不確定度評(píng)定的正確性。
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