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气体中小流量检定装置硬件系统配置研究

气体中小流量检定装置硬件系统配置研究,介绍了常见气体流量的测量仪表, 如:容积式流量计、差压式测量仪。分析了常见的几种测量装置及特点, 像钟罩式气体流量标准装置, 压力较低, 易受到气体湿度影响, 便于操作, 安全可控。而p VTt法气体流量标准装置, 精准度高, 受环境影响小, 兼容性好, 可控性强。阐述了气体流量检定的未来发展趋势, 要想提高我国气体中小流量检定装置硬件系统配置的水平, 应逐步建立完善的溯源体系, 这样才能大幅提高气体能源的利用效率和经济价值。

                             

气体能源在人们的生产、生活中发挥着不可或缺的重要作用。流量计量更是尤为重要, 它是能源宏观计量的重要手段, 与人们的生活密不可分, 小到收费的煤气表、水表, 大到进出口的能源贸易结算, 这些都离不开精准的流量计量。气体能源正广泛应用, 已逐渐成为人们生产生活的主要能源, 该产业已成为社会经济发展的支柱产业。要注意气体本身的独特性质, 特别是在长途输送过程中, 必须对其进行准确计量, 从而将不确定度控制在合理范围内。
1 国外气体中小流量计量检定装置
国外气体流量计的检定更重视量值溯源与量值传递。在检定动态量值溯源时, 会充分考虑到管道运输的实际气体介质及在实际运行状态下的参数, 如压力温度、气体总量等。
1.1 荷兰国家计量研究院气体流量检定装置
这家机构主要负责荷兰国家量值溯源等任务, 在欧洲的技术水平首屈一指。与之齐名的是德国国家物理技术研究院, 这两家机构是欧洲大的两个气体流量检测技术机构。荷兰国家计量研究院掌握的低压气体原级标准装置, 技术水平十分先进, 虽然可提供的测量流量较小, 但易于控制, 可以将不确定度控制在1/10 000以内。
1.2 加拿大输气校准公司气体流量检定装置
加拿大输气校准公司是此领域的佼佼者, 它的气体流量计具有世界上强的验证能力和压力。主要标准表由6个直径400 mm和2台直径200 mm的气体涡轮流量计组成, 一个超声波流量计串联一个涡轮流量计, 作为标准表的上游。十套腰轮流量计被用作验证标准表, 定期进行检查, 从而保证标准表的佳工作状态。
2 常见气体流量测量仪表
测量气体流量时要因地制宜, 应根据现实情况选择气体流量测量标准。我国气体能源的发展相对较晚, 制定测量标准的时间有些滞后, 但测量体系相对完备, 基本能确保气体流量测量的准确性。
2.1 容积式流量计
这类仪器通常用于测量累积流量, 如气体腰轮流量计。其主要由计量转子、驱动齿轮等组成, 主要工作原理是利用被测量的气体压差, 使其经过流量计进出口时, 推动腰轮和齿轮进行转动。这种仪器每次排出的气体有限, 与腰轮转动的次数成正相关。
2.2 差压式测量仪
这种仪器操作相对简单, 测量气体的压力温度等参数, 利用公式就可算出体积流量, 可掌握测量的相关参数, 并进行实时计算, 适用性极强。
3 几种常见的测量装置及特点
3.1 钟罩式气体流量标准装置
钟罩式气体流量标准装置在气体小流量计量工作中应用广泛, 可用于石油化工、环境监测等诸多领域。该装置由以下几部分构成:气体流量标准装置、稳压容器、控制采集处理系统、干燥器、恒温换热装置。气体流量标准装置、稳压容器用来满足标准工作状态下流量处于大值, 使压力稳定度处于可控状态。控制采集处理系统主要用来实现数据自动采集、处理和系统控制等功能。干燥器用来控制湿度, 保证其控制在50%以下。恒温换热装置主要用来调控设备内温度与室内温度差, 温差必须保证在±1℃。
钟罩式装置的原理并不复杂, 主要是利用可移动钟罩和固定液体槽, 形成一个可变容积的密封腔。当钟罩处于上升过程中, 通常会落在导向轴承和内箱之间的空隙中, 空隙距离是恒定的。当计量气体通过入口阀时, 气体会从通风设备右侧的出口进入到大气中。当正式检测时, 阀芯被驱动, 气体从左侧喷嘴进入钟罩, 开始计时。当吸入空气达到设定值时, 装置的阀门打开, 可以计算从流量计内排出的气体体积和流速, 这样就完成了一次检定工作。
这类装置具有以下特点:弟一, 排气式装置流量计量的压力较低, 计量时易受到气体湿度的影响。第二, 进气式装置能提高一定压力, 但流量并未发生明显变化。第三, 装置便于操作, 比较适合气体中小流量的检定。第四, 安全可控。目前, 先进的钟罩式装置测量数值极限能达到2 000 m2/h, 其装置扩展不确定度可控制在1/1 000。
3.2 pVTt法气体流量标准装置
pVTt法气体流量标准装置是间接测量气体流量的装置, p代表绝对压力, V代表定量气体, T代表热力学温度差值, t代表计量时间。工作原理是利用定量容积的标准容器, 当气体流进或流出该标准容器时, 利用气体质量的变化进行测算。这种方法是由其参数来命名的, 一般在临界流喷嘴、临界流文丘里喷嘴及其他气体流量检定中比较常用。
pVTt法装置的种类划分有多种。按照气源压力, 可以分为高压式和标压式。pVTt法装置主要有以下特点:弟一, 精准度高。这类装置的容积是固定的, 通过压力温度就可计算出质量流量, 只要确保测压和测温仪器的精准度, 就能在大程度上确保测量结果的精准度。第二, 受环境影响小。相比钟罩式装置, 这种装置没有密封液体, 在进行测量时, 可以大程度减少因湿度带来的误差影响。第三, 气源压力兼容性好。这类装置气源并非一成不变, 可根据需要进行调整, 高、低压都可适用。第四, 可控性强。这类装置流量极值可达到1 300 m3/h, 装置的扩展不确定度为5/10 000。
4 气体流量检定的未来发展趋势
气体流量检定涉及诸多因素, 从初的管道设计到建成使用后的维修检验等方面。由于气体的特性、成分各异, 在管道输送和存储过程中, 即使同体积的气体, 其质量和产生的能量也完全不同。在进行能量计量时, 不仅要考虑到体积大小, 更需要综合考量气体能源的利用效率和经济价值。近年来, 随着科技的不断进步, 突破了气体超声流量计测量气体的技术瓶颈, 并迅速推广开来。但目前离大规模应用仍有很长的路要走, 还有许多实际问题有待解决。为准确检定气体流量值, 以便更好地开展量值工作, 我国相继建成了几套国际领先的气体流量标准装置, 逐步建立了完善的溯源体系, 已初具规模, 基本能满足气体工业发展的需求。
点击次数:  更新时间:2019-05-18  【打印此页】  【关闭

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