苏州华陆仪器仪表有限公司
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旋进漩涡流量计工作原理：流量传感器的流通剖面类似文丘利管的型线（图），在入口侧安放一组螺旋型导流叶片，当流体进入流量传感器时，导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响，检测元件测得流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。
旋进漩涡流量计工作原理：
旋进漩涡流量计工作原理如图所示：流量传感器的流通剖面类似文丘利管的型线（图），在入口侧安放一组螺旋型导流叶片，当流体进入流量传感器时，导流叶片迫使流体产生剧烈的旋涡流。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响，检测元件测得流体二次旋转进动频率就能在较宽的流量范围内获得良好的线性度。信号经前置放大器放大、滤波、整形转换为与流速成正比的脉冲信号，然后再与温度、压力等检测信号一起被送往微处理器进行积算处理，在液晶显示屏上显示出测量结果(瞬时流量、累积流量及温度、压力数据)。
流量积算仪由温度和压力检测模拟通道、流量传感器通道以及微处理器单元组成，并配有外输出信号接口，输出各种信号。流量计中的微处理器按照气态方程进行温压补偿，并自动进行压缩因子修正，气态方程如下：
………………(2)
式中：
QN——标况下的体积流量(m3/h)；
QV——工况下的体积流量(m3/h；
Pa——当地大气压力（KPa）；
P ——流量计取压孔测量的表压（KPa）；
PN——标准状态下的大气压力（101.325 KPa）；
TN——标准状态下的温度（293.15K）；
T ——被测流体的温度（K）；
ZN——气体在标况下的压缩系数；
Z——气体在工况下的压缩系数；
注：当用钟罩或负压标定时取ZN/Z=1，对天然气(ZN/Z)1/2=FZ为超压缩因子。按中国石油天然气总公司的标准SY／T6143－1996中的公式计算。
旋进漩涡流量计温度、压力性能的确认
旋进漩涡流量计温度、压力性能的确认，新发布实施的JJG1121-2016《旋进漩涡流量计检定规程》对旋进漩涡流量计的检定作了明确的规定, 但规程7.1.2条款中对流量计本身配备的压力传感器和温度传感器不确定度的确认没有作进一步的说明。本文通过现场实验, 对如何确认压力传感器和温度传感器示值误差的性能作了相关的研究。
一、旋进漩涡流量计检定方法
目前, 检定气体流量计常用的方法是临界流文丘里喷嘴法。检定时, 将被检旋进漩涡流量计安装在装置的被检表处, 将装置流量调节到0.7qmax~qmax, 保持系统至少运行5min, 使流体温度、压力和流量稳定, 根据规程的要求, 逐一检定各流量点。该方法只能对流量计基表进行计量检定, 对本身配备有温度、压力传感器的智能流量计, 根据JJG1121-2016之7.1.2条要求, 在检定流量计之前, 需对温度和压力传感器的性能进行确认。
二、压力和温度传感器性能的确认
旋进漩涡流量计本身安装有压力和温度传感器, 按照量值传递的溯源性, 压力和温度传感器是需要单独进行检定的。目前各省、科研院所等都建有高准确度的压力检定装置和温度校准装置, 但是需要把安装在流量计上的压力和温度传感器拆下来分别送到相关的实验室进行检定或校准, 这样做虽然保证了量值传递的可靠性, 但无疑受流量计结构设计等各种条件限制是不现实的。
标准检定装置在靠近被检表处都安装有高准确度的压力变送器和温度变送器, 若将压力变送器和温度变送器的测量值作为标准值, 将流量计本身压力传感器和温度传感器测量值作为被测值, 可计算出流量计本身压力传感器的示值误差和温度传感器的示值误差, 通过判断合成的不确定度是否满足流量计准确度等级的要求来确认压力和温度传感器的性能。
三、数据处理
标准压力变送器经检定准确度等级为0.075级, 标准温度变送器经校准不确定度为0.3 (k=2) , 被检表选用天信仪表生产的准确度等级为1.5级 (基表准确度等级为1.0级) 的智能旋进漩涡流量计, 被检表压力和温度值通过计算机远传采集 (见表1) 。
1. 压力示值误差重复性
由表1可得压力示值误差的重复性为0.0336%。
2. 压力变送器引入的不确定度
压力变送器的准确度等级为0.075级, 按均匀分布得压力变送器的不确定度为
表1 旋进漩涡流量计压力、温度标准值和测量值
3. 温度示值误差的重复性
由表1可得温度示值误差的重复性为0.2989%。
4. 温度变送器引入的不确定度
温度变送器的扩展不确定度为0.3%, 按正态分布k=2得温度变送器的标准不确定度为
5. 流量计基表引入的不确定度
查流量计基表的准确度等级为1级, 按均匀分布得基表的不确定度为
6. 合成标准不确定度
流量计压力传感器、温度传感器和基表三者不相干, 所以合成标准不确定度为
7. 扩展不确定度
取置信因子k=2, 则扩展不确定度为
智能旋进漩涡流量计的准确度等级为1.5级, 实验结果得流量计的扩展不确定度为1.34%, 小于流量计准确度等级, 满足要求。
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