摘要：玻璃轉子流量計 在檢定(dìng)過程中，因調節(jiē)氣體(tǐ)流量的方法不同會直接(jiē)影響檢定結果(guǒ)的精度．針(zhēn)對這(zhè)一問(wèn)題，采用氧(yǎng)氣、二(èr)氧化(huà)碳2種(zhǒng)氣(qì)體分别作爲(wèi)檢定介質，利用容積法對玻璃(lí)轉子流(liú)量計分(fèn)别采用(yòng)前調與(yǔ)後調流量的方(fāng)法進行對比實(shí)驗．根據實(shí)測實(shí)驗數(shù)據進行分(fèn)析研究，證實了(le)對氣體流量的(de)調節采(cǎi)用(yòng)後(hòu)調流量的方法，可使檢定(dìng)誤差大大減小(xiǎo)，因而進(jìn)一步(bù)提高(gāo)了檢(jiǎn)定結(jié)果的(de)精度(dù)．這不僅(jǐn)對(duì)于實際檢定工作中(zhōng)提高(gāo)檢定精度(dù)有着重(zhòng)要(yào)的意(yì)義，同時提(tí)高了流量計實際使(shǐ)用時的正确率(lǜ)．
　　在工礦企(qǐ)業中(zhōng)，需要進(jìn)行氣體(tǐ)流量測量的場合随處(chù)可見．目前，氣(qì)體(tǐ)流(liú)量的(de)計量問(wèn)題(tí)成爲(wèi)我國計量儀表(biǎo)發展的(de)重點，很(hěn)多問(wèn)題都(dōu)尚未(wèi)得到解(jiě)決(jué)．此外，氣體(tǐ)流量計的品種也不齊全(quán)，特别(bié)是大口徑(jìng)、大流量的(de)氣體流量(liàng)計(jì)存在很(hěn)多的(de)問題．因此對于氣體流量(liàng)計的正确率及其傳(chuán)遞(dì)有着更(gèng)爲嚴格的(de)要求(qiú)．在流(liú)量計的實(shí)際使(shǐ)用(yòng)過程中(zhōng)，一般(bān)都從儀器(qì)的選擇方(fāng)面提高測(cè)量(liàng)結果的(de)精度，但卻常常忽略了從最初(chū)的檢定來減小誤差的影響．但(dàn)事實上，隻有确保了(le)檢定(dìng)的正(zhèng)确(què)率，才能減小氣體流量計使(shǐ)用誤差，從而進一步提高測量(liàng)的精度．
　　在(zài)實際(jì)工作(zuò)中，多數檢(jiǎn)定人員沒(méi)有意(yì)識到前調(diào)和後(hòu)調的區别，但是(shì)2種看似差(chà)别不大的調節方式對檢(jiǎn)定(dìng)結(jié)果影響很大。目前針(zhēn)對這個問題多(duō)是理論分析，缺(quē)乏實驗數據驗(yàn)證，本(běn)課題針對(duì)上述情況在前期進行(háng)了(le)實驗(yàn)設計(jì)并獲得了(le)大(dà)量的實驗數(shù)據．根據實測數(shù)據結合建立的(de)數學(xué)模(mó)型，來對(duì)前調與後(hòu)調流量2種方法進行(háng)對比分析．同時對于(yú)如(rú)何在檢(jiǎn)定玻璃轉(zhuǎn)子流量計時(shí)提高檢(jiǎn)定精度方(fāng)面做(zuò)了研究，并提出(chū)了有效的(de)解決方法，從(cóng)而大大(dà)減小了玻璃轉(zhuǎn)子流量計檢定(dìng)誤差．
1轉(zhuǎn)子流量計的檢定(dìng)原理(lǐ)與數學模(mó)型
　　轉(zhuǎn)子流量計的檢(jiǎn)定标準是(shì)根據(jù)jjg257-2007轉子(zǐ)流量計檢(jiǎn)定規程(chéng)而(ér)進行(háng)的li,檢(jiǎn)定時采用(yòng)鍾罩式氣(qì)體流(liú)量(liàng)标準(zhǔn)裝置.鍾(zhōng)罩式氣體(tǐ)流(liú)量标準裝置(zhì)如圖(tú)1所示8-41.圖中的鍾罩是一個上部(bù)有頂蓋，下(xià)部開(kāi)口的(de)容器，筒體(tǐ)内盛(shèng)滿水(shuǐ)或者不易揮發(fā)的油(yóu).由于液封(fēng)的作(zuò)用,使得鍾罩成(chéng)爲一個密封的(de)容器.進(jìn)氣(qì)閥上(shàng)的導管插入鍾(zhōng)罩内,頂端露出(chū)液面(miàn),其高度以(yǐ)鍾罩下降(jiàng)到(dào)最(zuì)低點時不(bú)碰到(dào)鍾罩頂(dǐng)蓋爲宜(yí).爲了避免鍾罩下(xià)降(jiàng)時晃動,通(tōng)過導輪、定滑(huá)輪(lún)及配(pèi)重錘(chuí)來調(diào)節鍾罩内的壓力.檢定玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計的工(gōng)作原理是首先打開進氣閥門,關閉出(chū)氣閥,開(kāi)動氣(qì)泵使(shǐ)氣體(tǐ)通過導管流入(rù)氣體流量标準裝置(zhì)的工作量(liàng)器内.當鍾(zhōng)罩上升到最高位置(zhì)時,關閉氣泵,停一段時間後(hòu),待(dài)标準容器内氣體的(de)溫度(dù)穩定(dìng)時,開始(shǐ)檢(jiǎn)定流量(liàng)計.鍾罩式氣(qì)體流量标準(zhǔn)裝置本(běn)身是(shì)一個(gè)恒壓(yā)源并給出标準容積的裝(zhuāng)置.打(dǎ)開出氣閥(fá)和調(diào)節閥,鍾罩(zhào)以一(yī)定的(de)速度(dù)下降.此(cǐ)時開始(shǐ)計時(shí),流(liú)量計開始(shǐ)計數，測出鍾(zhōng)罩排出(chū)的(de)氣(qì)體體積、溫度(dù)和時(shí)間,鍾罩内的氣(qì)體通(tōng)過導氣管(guǎn)經被檢定的流(liú)量計流入大氣(qì),計算出流(liú)量計(jì)在刻(kè)度狀态下(xià)的實際流量和(hé)示(shì)值(zhí)誤差.實際(jì)流量值可根(gēn)據公式(shì)(1)計算得出(chū)：
 
　　式中,v,τ分别(bié)爲流量标(biāo)準裝置内(nèi)排出(chū)的氣(qì)體體(tǐ)積,排(pái)出裝置的(de)時間.pv,ps,pm分别(bié)爲标準狀态下、流量(liàng)标準(zhǔn)裝置内和流(liú)量(liàng)計前的氣(qì)體絕對壓(yā)力(lì),pn=101325pa.tw,ts,tm分别爲(wèi)标準狀态下、流量标準裝置内(nèi)和流量計(jì)前(qián)的(de)氣體絕對(duì)溫度,tn=(273.15+20)k=293.15k.将實(shí)際流(liú)量值q與被(bèi)檢流(liú)量計(jì)的(de)顯示值(zhí)q'相比較,利(lì)用公(gōng)式(shì)(2)可(kě)計算出被(bèi)檢流(liú)量(liàng)計(jì)示值(zhí)相對(duì)誤差爲：
 
式(shì)中，δｖ———被檢流量計(jì)示值相對誤差(chà)，Ｑ′———被檢(jiǎn)流量計的顯示(shì)值，Ｑ———實(shí)際流量值．鍾(zhōng)罩(zhào)式氣(qì)體流(liú)量标(biāo)準裝(zhuāng)置如圖1所(suǒ)示．
 
2實(shí)驗數(shù)據處理
2.1氣(qì)體測量(liàng)刻度換算
　　日(rì)常(cháng)使用的(de)轉子(zǐ)流(liú)量(liàng)計,由于轉子流量計(jì)制造廠家标定(dìng)設備的限制，通(tōng)常隻能用水或者空氣(qì)來進行(háng)标定,所以實驗(yàn)中所用的檢定(dìng)介質爲非标定(dìng)介質,應對(duì)轉子流量計(jì)讀數進行修(xiū)正也稱爲(wèi)刻(kè)度換(huàn)算.本實(shí)驗中(zhōng)标(biāo)準狀态(tài)下檢定點(diǎn)爲1000l/h,氣體的密(mì)度受壓(yā)力、溫(wēn)度變化的影(yǐng)響(xiǎng)較大(dà).因此(cǐ)，測量不同氣體(tǐ)時要進行刻度(dù)換算.流量計的(de)換算問題(tí)，實際(jì)上(shàng)就是對(duì)于不(bú)同的流(liú)體浮子(zǐ)處于同一(yī)高度時,所(suǒ)反映出的(de)流量值不(bú)同.這(zhè)裏(lǐ)使用了簡化(huà)後的刻度(dù)氣體(tǐ)換算(suàn)公式(shì),忽略黏度對(duì)流(liú)體氣體的影響(xiǎng).在實驗時的檢定溫(wēn)度設(shè)定爲常(cháng)溫(wēn).介質不是(shì)幹空氣,所以要(yào)對流(liú)量示值(zhí)進行修(xiū)正,可(kě)用公式(3),求(qiú)出檢(jiǎn)定介質的(de)修正(zhèng)值.
 
　　式(shì)中,qv0爲(wèi)流量計(jì)的氣體(tǐ)示值(zhí)流(liú)量(liàng)或輸(shū)出信号(hào)所(suǒ)對應(yīng)的流(liú)量(liàng).ρ01爲使(shǐ)用氣體在(zài)刻度狀(zhuàng)态下的密度.qv,p,t分(fèn)别爲工作狀态下的氣體流量(liàng)換算到标準狀(zhuàng)态下(xià)的流量,被(bèi)測氣體的壓力(即表(biǎo)壓力與大(dà)氣(qì)壓力(lì)之和)及(jí)溫.度.ρ0，p0,t0分别爲标(biāo)準狀态下被測(cè)幹氣體的密度(dù)、壓力(lì)及開爾文(wén)溫度,p0=101325pa.
　　标準狀态(tài)下氧(yǎng)氣的密度(dù)是1.331kg/m3,二氧化碳的(de)密度爲(wèi)1.829kg/m3,空氣的(de)密度爲1.205kg/m3.根據修正公式(3),可(kě)以得(dé)到氧氣修正後(hòu)檢定點(diǎn)爲945.44l/h,二氧化碳修(xiū)正(zhèng)後檢定點爲806.53l/h.
2.2氧氣和(hé)二氧化碳實驗(yàn)結果的分(fèn)析與(yǔ)計算
　　玻璃轉子(zǐ)流量計檢定介質爲氧氣前調(diào)流量(liàng)和後(hòu)調流(liú)量實驗數據如(rú)表1和(hé)表2所(suǒ)示.
 
　　在(zài)檢定玻(bō)璃(lí)轉子(zǐ)流量(liàng)計時(shí),以上(shàng)一組(zǔ)數據是以(yǐ)氧氣爲介質進(jìn)行實驗,壓力下(xià)所對應(yīng)的(de)2個值(zhí)分别爲ps，pm,即流量标準裝置(zhì)内和(hé)流量(liàng)計(jì)前氣體(tǐ)的絕對(duì)壓(yā)力.實驗中标準狀态(tài)下檢定點(diǎn)爲1000l/h,根(gēn)據公式(3)，對(duì)氧氣(qì)修正後的檢定(dìng)點爲(wèi)945.44l/h.根(gēn)據公式(shì)(1)、表1以及表(biǎo)2中氧氣的(de)實驗數據可得前調(diào)和後(hòu)調流(liú)量值如(rú)圖(tú)2所示.
 
　　實驗(yàn)中,對(duì)于檢定(dìng)時氣體(tǐ)流量的前(qián)調和後(hòu)調都分别采(cǎi)集了3組數據,對(duì)于3組數據(jù)求得(dé)的平均值作爲(wèi)最後的實(shí)際流(liú)量(liàng)值,使檢(jiǎn)定結(jié)果更加(jiā)正(zhèng)确.從(cóng)以上的實(shí)驗結果來看,對(duì)氧氣(qì)的數(shù)據分析知前調流量平均(jun1)值爲659.73l/h,後調流(liú)量平均(jun1)值爲987.64l/h,相比刻度修(xiū)正(zhèng)後氧氣的(de)檢定點,後(hòu)調流量與(yǔ)密度(dù)修正(zhèng)後檢定點(diǎn)945.44l/h的值(zhí)更爲(wèi)接近(jìn).由前調和後調(diào)流量氧(yǎng)氣的示值誤(wù)差計算知(zhī),前調流量相(xiàng)對誤差爲43.3%,後調流量相對誤差爲4.3%.從而(ér)可以看出(chū),檢定(dìng)時使(shǐ)用後(hòu)調流量,其實際流量值與(yǔ)檢定(dìng)點更(gèng)爲接近且相對誤(wù)差(chà)遠遠(yuǎn)小于(yú)前調流量(liàng).2種看似(sì)差别不大的調(diào)節(jiē)流量的方法,對(duì)于檢(jiǎn)定結果卻(què)有很(hěn)大的差異，後調(diào)流量可使(shǐ)檢(jiǎn)定(dìng)結果更爲(wèi)正确.對于一種介質(zhì),由于(yú)其每(měi)種氣(qì)體(tǐ)都有各自的(de)特殊性(xìng),從(cóng)而不(bú)能充(chōng)分(fèn)地(dì)說明(míng)哪種調節精度(dù)更高(gāo),相對誤差(chà)更小.爲(wèi)了(le)使結(jié)果具有(yǒu)普遍性(xìng),任意選用(yòng)另外一種(zhǒng)氣(qì)體(tǐ)進行(háng)實驗(yàn),以便(biàn)更加(jiā)清(qīng)楚地說(shuō)明結(jié)果的(de)普遍性.玻(bō)璃轉子流量計(jì)檢定介質爲二氧化(huà)碳(tàn)前調流(liú)量和後調流量(liàng)實驗(yàn)數據如表(biǎo)3和表(biǎo)4所示.
 
　　對于以二(èr)氧(yǎng)化碳爲(wèi)介質(zhì)檢定轉子(zǐ)流量計時,其檢(jiǎn)定點同樣選擇1000l/h,同理(lǐ)根據公式(shì)(1)、表3和表4中二氧(yǎng)化碳(tàn)的實驗數(shù)據(jù)可(kě)得(dé)二氧化(huà)碳前調和後調(diào)流量值如(rú)圖3所(suǒ)示.
 
　　對于前調和(hé)後調流量,以每(měi)組中4次實際流(liú)量值的平(píng)均(jun1)值(zhí)爲前調和後調最後的實際流(liú)量值(zhí),避免粗大(dà)誤差(chà)對實驗結(jié)果的影響(xiǎng).同理(lǐ)根據公式(2),二氧(yǎng)化碳(tàn)修正(zhèng)後檢(jiǎn)定點的值(zhí)爲806.53l/h,由圖3中前調的平(píng)均值與後(hòu)調平(píng)均值可得二氧(yǎng)化碳的示(shì)值誤差:前(qián)調爲14.3%,後調(diào)爲7.0%,其計(jì)算過程與氧(yǎng)氣的示值(zhí)誤差計算(suàn)過程相同.
　　對二氧化碳的數(shù)據分析(xī)知(zhī)前調流量平(píng)均值爲705.81l/h,後(hòu)調流量平均(jun1)值(zhí)爲867.41l/h,相(xiàng)比對(duì)二(èr)氧(yǎng)化碳刻度(dù)修正後的(de)檢定(dìng)點,後調流(liú)量與密(mì)度修正後檢定點(diǎn)806.53l/h的值更爲接(jiē)近.前調(diào)流量相對(duì)誤差爲14.3%,後調流量相(xiàng)對誤差爲7.0%.二氧(yǎng)化碳的實驗結(jié)果更加充(chōng)分地(dì)證明(míng)了在對玻(bō)璃轉子流量計(jì)檢定時，使用後(hòu)調流(liú)量(liàng)可使相(xiàng)對誤差大大減(jiǎn)小，檢定結果更(gèng)加正确.
3結(jié)論
　　從(cóng)氧氣(qì)的實驗數(shù)據分析可知:前(qián)調流量(liàng)平(píng)均值爲659.73l/h,後(hòu)調(diào)流量平(píng)均值爲(wèi)987.64l/h,後(hòu)調流(liú)量均值與氧氣(qì)密度修(xiū)正後檢(jiǎn)定點(diǎn)945.44l/h的值(zhí)更爲(wèi)接近(jìn).對于示值誤差,前調流量(liàng)相對誤差(chà)爲43.3%,後調:流量(liàng)相(xiàng)對誤(wù)差爲4.3%,後(hòu)調流量的誤(wù)差遠遠小(xiǎo)于(yú)前調流(liú)量的(de)誤差值.從二氧(yǎng)化碳的實驗結(jié)果分析得到前(qián)調流量平均值(zhí)爲(wèi)705.81l/h,後(hòu)調流量平(píng)均值爲867.41l/h,與(yǔ)密(mì)度修正後檢(jiǎn)定點(diǎn)806.53l/h相比(bǐ)較(jiào),可以清(qīng)楚看(kàn)到後調流(liú)量均(jun1)值更爲接(jiē)近修正後的檢(jiǎn)定點(diǎn).二氧(yǎng)化碳(tàn)前調流(liú)量相對(duì)誤差爲14.3%,後調流(liú)量相對誤差爲(wèi)7.0%,進一步證(zhèng)實了在檢(jiǎn)定玻璃轉(zhuǎn)子流量(liàng)計(jì)時使(shǐ)用後(hòu)調流量可使檢定(dìng)結(jié)果更(gèng)加正(zhèng)确，減(jiǎn)小誤(wù)差對檢定(dìng)結果(guǒ)的影響(xiǎng).

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