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压缩空气流量计应用现场的影响因素及校准方法
点击次数:461 发布时间:2015-04-17

1.压缩空气流量计应用现场的影响因素
  压缩空气流量计,具有可用在所有能形成旋涡列的场合,没有可动的机械部件,维护工作量小,仪表常数稳定,测量范围大,压力损失小,准确度高,安装与维护简单等优点,因此在工业生产中的应用迅速增加,尽管压缩空气流量计具有测量影响相关参较多的不足,如果加以认真研究并采用合理的现场校准方法,还是容易在使用现场予以克服的。
压缩空气流量计正常使用时,式( 3)中除旋涡频率f 外,流量计管道的直径D 和滞流件的直径d 为制造时已经确定的定值;斯特罗哈尔数s则在雷诺数Re 为500~ 150000范围时,近似为定值0. 2,因此,测得旋涡频率f ,即可推知被测的流量Q,当使用环境改变时, D和d 仍为定值,*可能产生变化的是s,对此则要认真研究。
从图2可知,斯特罗哈尔数s与雷诺数Re 有关,如果雷诺数Re 不在500~ 150000的范围内,s就不是设计时所认定的近似恒定值0. 2,从式( 2)可知, Re 与流量计管道直径D、流体流速V、流体密度d和流体粘度Z有关,如前所述,流量计管道直径D不可能变化,影响正常测量的因素只能是流体流速V、流体密度d和流体粘度Z。
压缩空气流量计生产厂家给出的流量测量范围,隐含了对流量计中流体流速V 的限定,如果使用中规定的测量范围为Qmin~ Qmax ,则流量计中的流速V 将在Vmin= Qmin /A 到Vmax= Qmax /A 之间变化( A 为流量计管道的截面积)。此时, Re 尽管也随V 的变化而改变,但却没有超出500~ 150000的范围,s仍然为设计时所认定的恒定值0. 2,换言之,如果没有在所规定的测量范围中使用,则流体流速V 因素将导致雷诺数Re 超出图2所示的500~ 150000范围,使斯特罗哈尔数s不再为正常状态时约为0. 2的定值,而变成一个与流速V 有关的变动值了,在此情况下还利用式( 3)进行流量确定,显然就极其不可靠了。
流体密度d和流体粘度Z二因素对雷诺数Re 的影响,与V 因素的影响类似,如果使用现场的流体密度d和流体粘度Z导致Re 超出500~ 150000的范围,则斯特罗哈尔数s不再为恒定值,而成为与流速V 有关的变动值,流量测量将无法正常进行。
2.现场应用中的校准方法
压缩空气流量计在现场应用的主要问题,首先是保证流体流动状态的雷诺数Re 不超出500~ 150000的范围,其次,是对流量计的计量系数进行核定。一般情况下,测量仪表与器具出厂前的考核验证过程称为标定,这是一个比较完整和考究的过程。而测量仪表与器具在使用中的核定,则称为校准,这时只重复标定过程中的一部分内容即可。
现场校准时,首先应设法获得管道中的真实流量,这一方面可以利用管道上游安装的已校准流量计来获取,另一方面也可在管道中专门串接已校准流量计来获取。此外,还可以在下游测量流出流体的容积除以时间后获取,一般情况下,现场使用中的校准可分3种情况进行。
2.1 单点校准法
单点校准法一般在压缩空气流量计仅存在灵敏度误差时采用,如图3a 所示为流量计实际灵敏度小于应有灵敏度的情况, Qi 为已知流量, Qo 为被校准压缩空气流量计的读数,流量计的测量范围为FS= Qmin - Qmax ,在校准时,首先给定Qi= Qi1 (应注意满足0. 2FS <Qi1 < 0. 8FS ) ,同时读得Q0= Qo1 ,可算出灵敏度校正系数为K1=Qi1 /Qo1 ,然后将K1 纳入流量计的倍率参数或仪表系数即可。
2.2 两点校准法
两点校准法一般是在压缩空气流量计同时存在灵敏度误差和零位误差时采用。如图3b所示为流量计实际灵敏度小于应有灵敏度,同时还存在零位误差的情况,在校准时,首先给定Qi = Qi 1 (满足0. 1FS < Qi1 < 0. 5FS) ,同时读得Qo= Qo1;接着给定Qi = Qi 2 (满足0. 5FS < Qi1 < 0. 9FS ) ,同时读得Qo = Qo2。由此可算出灵敏度校正系数为K1= ( Qi2 - Qi1 ) /( Qo2 - Qo1 ) ,零点修正值为B= K1Qo1 - Qi1= K1Qo2 - Qi2。然后将K1 纳入流量计的倍率参数可获得图3中的初校关系线,再考虑B 就可获得图3中的应有关系线。
2.3 多点校准法
多点校准法一般是在压缩空气流量计输入(被测量Qi )与输出(测得读数Qo )关系呈非线性,即其灵敏度不再是定值时采用。如图3c 所示为流量计实际输入(被测量Qi )与输出(测得读数Qo )关系呈非线性时的情况,在校准时,要先后给定多个不同的Qi 值,每个Qi 值都应满足( Qmin < Qi1 < Qmax ) ,同时得到多个相对应的读数Qo; 然后或者通过曲线拟合方法确定出Qo /Qi 关系的表达式,或者利用插值的方法列出Qo /Qi 关系的函数表,据此,对流量计的测得读数进行修正,即可得出正确的测量结果。
进行曲线校正的前提是流量计输入与输出关系稳定,且非线性误差不超过10% F S,否则,可能难以达到预期的目的,如果要实现非线性的自动校正,流量计的二次仪表中还必须具备必要的硬件电路配置。

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