摘要(yào)：玻璃轉(zhuan)子流量(liàng)計
在檢(jian)定過程(cheng)中，因調(diào)節氣體(ti)流量的(de)方法不(bu)同會直(zhi)☎️接💚影響(xiang)檢🏃🏻♂️定結(jié)果的精(jing)度．針對(duì)這一問(wèn)題，采用(yòng)氧氣⛹🏻♀️、二(èr)氧化碳(tan)2種氣體(ti)分别作(zuo)爲檢定(dìng)介質，利(lì)用容積(jī)法對玻(bō)璃🔱轉子(zǐ)流量計(ji)分别采(cai)用前調(diào)與後調(diao)流量的(de)方法進(jin)行🏃🏻對比(bi)實驗．根(gen)據實測(cè)實驗數(shu)據💞進行(hang)分析‼️研(yan)究，證實(shi)了對氣(qi)體流量(liàng)的調節(jiē)采用後(hou)調流量(liang)的方法(fa)，可使檢(jian)定🈲誤差(chà)大大減(jiǎn)小，因而(ér)進一步(bù)提高了(le)檢定結(jié)果的精(jing)度．這不(bú)僅對于(yu)實際♌檢(jiǎn)定工作(zuò)中提高(gao)檢定精(jing)度有着(zhe)重🌐要的(de)意義，同(tóng)時提高(gāo)了流量(liàng)計實際(jì)使用時(shí)的正确(que)率．
在工(gong)礦企業(yè)中，需要(yào)進行氣(qi)體流量(liàng)測量的(de)場合随(suí)處可見(jiàn)．目前，氣(qì)體流量(liang)的計量(liàng)問題成(cheng)爲我國(guó)計量儀(yi)表發展(zhan)的重點(diǎn)，很多問(wen)題都尚(shàng)未得到(dao)解決．此(ci)外，氣體(ti)流⁉️量計(ji)的品種(zhǒng)也不齊(qí)全，特别(bié)是🌈大口(kǒu)徑、大流(liú)量的氣(qì)體流量(liang)計存在(zài)很多的(de)問題．因(yin)此👈對于(yu)氣體流(liú)量計的(de)正✔️确率(lǜ)及其傳(chuán)遞有着(zhe)更爲嚴(yán)格的要(yào)求．在流(liú)量計的(de)實際使(shi)用過程(cheng)中，一般(bān)都從儀(yi)器的選(xuǎn)擇方面(mian)提高測(ce)量✊結果(guo)的精度(dù)，但卻常(cháng)常忽略(luè)了從最(zuì)初的檢(jiǎn)定來減(jiǎn)小❌誤差(chà)的影響(xiǎng)．但事實(shí)上，隻有(you)确保了(le)檢定🐆的(de)正确率(lǜ)，才能減(jian)小氣體(ti)流量計(ji)使用誤(wu)🔞差，從而(ér)進一步(bù)提🔴高測(cè)量🥰的精(jīng)度．
在實(shi)際工作(zuò)中，多數(shù)檢定人(rén)員沒有(yǒu)意識到(dao)前調和(hé)🐪後🈲調的(de)📐區💃🏻别，但(dan)是2種看(kan)似差别(bie)不大的(de)調節方(fāng)式對檢(jiǎn)定㊙️結果(guǒ)影響很(hěn)大㊙️。目前(qian)針對這(zhè)個問題(tí)多是理(li)論分析(xī)，缺乏實(shí)驗數據(jù)驗✏️證，本(ben)課題針(zhen)對上述(shu)情況在(zai)前期進(jìn)行💯了實(shí)驗設計(jì)并獲得(de)了大量(liang)的實驗(yàn)數據．根(gen)據實測(cè)數據結(jie)合建立(li)的數學(xué)模型，來(lái)對前調(diào)與後調(diào)流量2種(zhong)✔️方法進(jin)行對比(bǐ)分📱析．同(tóng)時對于(yu)如🐕何在(zai)檢定玻(bo)璃轉子(zi)流量計(ji)時提高(gāo)檢定✊精(jing)度方面(miàn)做了研(yan)究，并提(tí)出了有(you)效❌的解(jie)決方法(fǎ)，從而大(da)大減小(xiao)了玻璃(lí)轉子流(liu)量計檢(jiǎn)定誤差(chà)．
1轉子流(liu)量計的(de)檢定原(yuan)理與數(shu)學模型(xing)
轉子流(liu)量計的(de)檢定标(biāo)準是根(gen)據JJG257-2007轉子(zǐ)流量計(ji)檢定規(gui)程而進(jìn)行的LI,檢(jian)定時采(cǎi)用鍾罩(zhào)式氣體(ti)流量标(biāo)準裝置(zhì).鍾罩式(shi)氣體流(liú)量标準(zhǔn)裝置如(rú)圖1所示(shi)8-41.圖中的(de)鍾罩是(shì)一個上(shang)部有頂(ding)蓋，下部(bu)開口的(de)容器，筒(tong)體内盛(shèng)滿水或(huo)者不易(yi)揮發的(de)油.由于(yú)液封的(de)😄作用,使(shǐ)得鍾罩(zhao)成爲一(yi)🔞個密封(fēng)的容器(qi).進氣閥(fa)上的導(dao)管插入(rù)⁉️鍾罩内(nei),頂端露(lu)出液面(mian),其高度(du)以鍾罩(zhào)下降到(dao)最低點(diǎn)時不碰(peng)到鍾罩(zhào)頂蓋爲(wèi)宜.爲了(le)避免鍾(zhōng)罩下降(jiang)時晃🍉動(dong),通過導(dao)輪、定滑(huá)輪及配(pei)重錘來(lái)調節鍾(zhōng)罩内的(de)🐇壓力.檢(jian)定玻璃(li)轉子流(liú)✌️量計的(de)工作原(yuán)理是首(shǒu)先打開(kāi)進氣閥(fa)門,關閉(bì)出氣閥(fá)🧑🏾🤝🧑🏼,開動氣(qi)泵使氣(qì)🍉體通過(guò)導🆚管流(liu)入氣體(tǐ)流量标(biāo)準裝✔️置(zhì)⛹🏻♀️的工作(zuo)量器内(nei).當鍾罩(zhào)上升到(dao)最高位(wei)置時,關(guān)閉氣泵(beng),停一段(duàn)時間後(hòu),待标準(zhǔn)容器内(nei)⛹🏻♀️氣體的(de)溫度穩(wen)定時,開(kāi)始檢定(ding)流量計(ji).鍾罩式(shì)氣體流(liu)量标準(zhǔn)☔裝置本(ben)身是一(yī)個恒壓(ya)源并㊙️給(gei)出标準(zhǔn)容積的(de)裝置.打(dǎ)開出氣(qì)閥和調(diao)節閥,鍾(zhong)罩以一(yī)定的速(sù)度下降(jiang).此時開(kāi)🙇🏻始計時(shí),流量計(ji)🌈開始計(ji)數，測出(chū)鍾罩排(pai)出的氣(qi)體體積(ji)、溫度和(he)時間,鍾(zhōng)罩内的(de)氣體通(tōng)過導氣(qì)管經被(bei)檢定的(de)流量計(jì)流入大(da)氣,計算(suan)出流量(liàng)計在刻(kè)度狀态(tai)下的實(shí)際流量(liang)和示值(zhi)誤差.實(shi)際流量(liang)值可根(gen)據公式(shì)(1)計算得(de)出：
式中(zhōng),V,τ分别爲(wei)流量标(biao)準裝置(zhi)内排出(chu)的氣體(ti)體積,排(pai)出裝☀️置(zhi)的時🐅間(jiān).Pv,Ps,Pm分别爲(wei)标準狀(zhuàng)态下、流(liu)量标準(zhǔn)裝置内(nei)和流量(liàng)計前🧑🏽🤝🧑🏻的(de)氣體絕(jue)♋對壓力(lì),PN=101325Pa.Tw,Ts,Tm分别爲(wèi)标準狀(zhuang)态下、流(liu)量标準(zhun)裝置内(nèi)和流量(liàng)計🔴前的(de)氣體絕(jue)對溫度(dù),Tn=(273.15+20)K=293.15K.将實際(ji)流量值(zhí)Q與被檢(jiǎn)流量計(ji)的顯示(shì)值Q'相比(bi)較,利用(yòng)公式(2)可(ke)計算出(chū)被檢流(liú)量計示(shì)值相對(dui)誤差爲(wèi)：
式中，δｖ———被(bei)檢流量(liàng)計示值(zhí)相對誤(wù)差，Ｑ′———被檢(jiǎn)流量計(jì)的顯示(shì)值🌈，Ｑ———實際(ji)流量值(zhí)．鍾罩式(shì)氣體流(liú)量标準(zhǔn)裝置如(ru)圖🌈1所示(shì)．
2實驗數(shù)據處理(li)
2.1氣體測(ce)量刻度(dù)換算
日(ri)常使用(yong)的轉子(zi)流量計(ji),由于轉(zhuan)子流量(liang)計制造(zao)廠家标(biao)定設備(bei)的限制(zhi)，通常隻(zhi)能用水(shuǐ)或者空(kong)氣來進(jin)行标定(ding),所以實(shí)驗中所(suo)用的檢(jian)定介質(zhi)爲非标(biāo)定介質(zhi),應對🈲轉(zhuan)子流量(liang)計讀數(shù)進行修(xiu)正也💘稱(chēng)爲刻度(du)換算.本(běn)實驗💔中(zhōng)标準狀(zhuang)态下檢(jian)定♉點爲(wei)1000L/h,氣體的(de)密度受(shòu)壓力、溫(wēn)度變化(hua)的影響(xiǎng)較大.因(yin)此，測量(liàng)不同氣(qì)體時♍要(yào)進行刻(kè)度換算(suan).流量計(jì)的換🏃♀️算(suàn)問題，實(shi)際上就(jiù)是對于(yu)不同的(de)流體浮(fú)子處于(yu)同一高(gao)度時,所(suǒ)反映出(chu)的流量(liang)值不同(tóng).這裏使(shǐ)用了簡(jiǎn)化後的(de)刻度氣(qi)體換算(suan)公式,忽(hū)略黏度(dù)對流✉️體(tǐ)氣體♻️的(de)影響.在(zài)實驗時(shi)的♉檢定(dìng)溫度設(shè)定爲常(cháng)溫.介🥰質(zhì)不是幹(gàn)空氣,所(suǒ)以要對(dui)流量示(shì)值進行(háng)修正,可(ke)用🐕公⛹🏻♀️式(shi)(3),求出檢(jian)定介質(zhì)的修🌐正(zheng)值.
式中(zhōng),qv0爲流量(liàng)計的氣(qi)體示值(zhi)流量或(huo)輸出信(xìn)号所對(dui)💋應的流(liu)量.ρ01爲使(shǐ)用氣體(ti)在刻度(du)狀态下(xià)的密度(du).qv,p,T分别爲(wèi)工作狀(zhuàng)态下的(de)氣體流(liu)😄量換算(suàn)到标準(zhun)狀态下(xià)的流量(liang),被測氣(qi)體💃的壓(yā)力(即表(biao)壓力與(yǔ)大氣壓(yā)力之和(hé))及溫.度(du).ρ0，p0,T0分别爲(wei)标準狀(zhuang)态下被(bèi)🍓測幹氣(qì)體的密(mì)度、壓❌力(lì)及開爾(er)文💰溫度(du),p0=101325Pa.
标準狀(zhuang)态下氧(yang)氣的密(mi)度是1.331kg/m3,二(er)氧化碳(tàn)的密度(du)爲1.829kg/m3,空氣(qì)的♊密度(du)😘爲1.205kg/m3.根據(ju)修正公(gong)式(3),可以(yi)得到氧(yang)氣修正(zhèng)後檢定(dìng)♋點爲945.44L/h,二(èr)氧化碳(tan)修正後(hòu)檢定點(dian)爲806.53L/h.
2.2氧氣(qì)和二氧(yǎng)化碳實(shi)驗結果(guo)的分析(xī)與計算(suàn)
玻璃轉(zhuǎn)子流量(liang)計檢定(dìng)介質爲(wei)氧氣前(qian)調流量(liang)和後調(diao)流量實(shi)驗數據(jù)如表1和(he)表2所示(shi).
在檢定(dìng)玻璃轉(zhuan)子流量(liang)計時,以(yǐ)上一組(zǔ)數據是(shì)以氧氣(qì)爲介質(zhì)進行實(shí)驗,壓力(li)下所對(dui)應的2個(ge)值分别(bie)爲ps，pm,即流(liu)量标🔞準(zhǔn)裝📐置内(nei)和流量(liàng)計前氣(qì)體的絕(jué)對壓力(lì)💋.實驗中(zhōng)💁标準狀(zhuàng)态下檢(jiǎn)定點爲(wèi)1000L/h,根據公(gong)式(3)，對氧(yang)氣修正(zhèng)後的檢(jian)定點爲(wei)945.44L/h.根據公(gōng)式(1)、表1以(yi)及表2中(zhong)🏃🏻氧氣的(de)實驗數(shù)據可得(de)前調和(he)後調💯流(liú)量值如(ru)圖2所示(shì).
實驗中(zhōng),對于檢(jiǎn)定時氣(qì)體流量(liàng)的前調(diào)和後調(diào)都分别(bie)采集了(le)3組數據(jù),對于3組(zǔ)數據求(qiu)得的平(ping)均值作(zuo)爲最後(hou)的實際(jì)流量值(zhí)🏃♂️,使檢定(ding)結果更(gèng)加正确(què).從以上(shang)的實驗(yan)結果來(lai)看,對氧(yǎng)氣的數(shu)㊙️據分析(xī)知前調(diao)流量平(píng)均值爲(wèi)🧑🏾🤝🧑🏼659.73L/h,後調流(liú)量🐉平均(jun)值爲🈲987.64L/h,相(xiàng)比刻度(du)修正後(hòu)氧氣的(de)檢定點(diǎn),後調流(liu)量與密(mì)度修正(zheng)後檢定(dìng)點945.44L/h的值(zhí)更爲接(jiē)近.由前(qian)調和後(hou)調流量(liàng)氧氣的(de)示值誤(wu)差計算(suàn)知,前調(diao)流量相(xiang)對誤差(chà)爲43.3%,後調(diào)流量相(xiàng)對誤差(cha)爲4.3%.從🍉而(er)可以看(kàn)出,檢定(dìng)✍️時使用(yong)後調流(liu)量,其實(shi)際流量(liang)‼️值與檢(jiǎn)定點更(gèng)爲接近(jin)且相對(duì)🍉誤差遠(yuǎn)遠小于(yu)前調流(liú)量.2種看(kan)似差别(bié)不大的(de)調節流(liú)量的方(fāng)法,對于(yu)檢定結(jié)果卻有(yǒu)很大的(de)差異，後(hou)🔞調流量(liang)可使檢(jiǎn)定結果(guo)👈更爲正(zheng)确.對于(yu)一種介(jie)質,由于(yu)其每種(zhong)氣體都(dou)有各自(zi)的特殊(shū)♌性,從而(ér)不能充(chong)分地說(shuo)明哪種(zhǒng)調節精(jing)度更高(gāo),相對誤(wu)差更小(xiao)🧑🏾🤝🧑🏼.爲了使(shi)結果具(ju)有普遍(biàn)性,任意(yi)選用另(ling)外一種(zhong)氣體進(jin)行實驗(yan),以便更(gèng)加清楚(chǔ)地說明(ming)結果的(de)普遍性(xìng).玻璃轉(zhuan)子流量(liàng)計檢定(dìng)🧑🏾🤝🧑🏼介質爲(wèi)二氧化(huà)碳前調(diào)流量和(hé)後調‼️流(liu)量實驗(yàn)數據如(rú)表3和表(biao)4所示.
對(duì)于以二(er)氧化碳(tan)爲介質(zhi)檢定轉(zhuan)子流量(liang)計時,其(qí)檢定💜點(dian)同🔴樣選(xuan)擇1000L/h,同理(li)根據公(gong)式(1)、表3和(he)表4中二(er)氧化碳(tan)的實❗驗(yan)數據可(ke)得二✊氧(yǎng)化碳前(qián)調和後(hòu)調流量(liang)值如圖(tu)3所示.
對(duì)于前調(diao)和後調(diao)流量,以(yǐ)每組中(zhōng)4次實際(jì)流量值(zhí)的平均(jun)值爲前(qian)調和後(hou)調最後(hou)的實際(jì)流量值(zhí),避免粗(cū)大誤差(cha)對實驗(yàn)結果的(de)影響.同(tóng)理根據(jù)公式(2),二(èr)氧化碳(tàn)修正後(hòu)檢定點(dian)的值爲(wei)806.53L/h,由圖3中(zhōng)前調的(de)平均值(zhí)與後調(diào)平均值(zhí)可得二(èr)氧化碳(tàn)的示值(zhi)誤差👄:前(qián)調爲14.3%,後(hou)調爲7.0%,其(qi)計算過(guo)程與氧(yang)氣的示(shì)值誤差(chà)㊙️計算過(guo)程相同(tong).
對二氧(yang)化碳的(de)數據分(fèn)析知前(qian)調流量(liang)平均值(zhí)爲705.81L/h,後調(diào)流量平(ping)📧均值爲(wei)867.41L/h,相比對(duì)二氧化(hua)碳刻度(dù)修正後(hou)的檢定(dìng)點,後調(diào)流量與(yu)㊙️密度修(xiū)正後檢(jiǎn)定點806.53L/h的(de)值更爲(wèi)接近.前(qian)調流量(liang)相對誤(wu)差爲14.3%,後(hou)調流量(liàng)🧑🏽🤝🧑🏻相對誤(wù)差爲7.0%.二(èr)氧化碳(tàn)的實驗(yàn)結果更(geng)加充♍分(fèn)地證明(ming)🛀🏻了在對(dui)玻☎️璃轉(zhuǎn)子流量(liang)計檢定(dìng)時，使用(yong)後調流(liu)量🔆可使(shǐ)相對誤(wù)差大大(dà)減小，檢(jiǎn)🔱定結果(guǒ)更加正(zhèng)确.
3結論(lùn)
從氧氣(qi)的實驗(yan)數據分(fèn)析可知(zhi):前調流(liú)量平均(jun)值爲🌈659.73L/h,後(hou)調流💞量(liàng)平均值(zhi)爲987.64L/h,後調(diao)流量均(jun)值與氧(yǎng)氣密度(dù)修正後(hòu)檢定點(dian)945.44L/h的值更(geng)爲接㊙️近(jìn).對于示(shì)值誤差(cha),前調流(liu)量相對(duì)誤差爲(wèi)43.3%,後調:流(liú)量相對(dui)誤差爲(wei)4.3%,後調流(liu)量的誤(wu)差遠遠(yuǎn)小于前(qian)調📐流量(liàng)的誤差(chà)值.從二(èr)氧化碳(tàn)的實驗(yan)結果分(fèn)析得到(dao)前調流(liú)量平均(jun1)值⛱️爲705.81L/h,後(hòu)調流量(liàng)✊平均值(zhi)爲867.41L/h,與密(mi)度修正(zhèng)後檢定(ding)點806.53L/h相比(bǐ)較,可以(yi)清楚看(kàn)到後調(diao)流量均(jun1)值更爲(wei)接近修(xiū)正後的(de)檢定點(diǎn).二氧化(huà)碳前調(diào)流量相(xiàng)對誤差(cha)爲14.3%,後調(diào)流量📱相(xiàng)對誤差(cha)爲7.0%,進一(yī)步👉證實(shí)了在檢(jian)定玻璃(lí)轉子流(liú)量計時(shí)使用㊙️後(hou)調流量(liàng)可使檢(jiǎn)定結果(guo)更加正(zheng)确，減小(xiao)誤差對(duì)檢🐆定結(jié)果的影(yǐng)響.
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