标准表法气体流量标准装置的研制

蒋群

【摘要】随着经济技术的不断发展与进步，对气体流量的计量测试水平也在不断提高。气体流量标准装置的研制，为气体流量的计量与检测奠定了基础。本文分析了标准表法气体流量标准装置的工作原理，确定了其硬件的选型方案，对该装置进行流量稳定性测试，对所用到的仪表进行检定实验，为其广泛应用及流量检测水平的整体提高有着重要意义。

【关键词】气体；标准表法；流量；稳定性；水平

一、前言

传统标准装置包括有称量法标准装置、容积法标准装置及标准表法标准装置，而其中标准表法标准装置是目前比较广泛使用的传递标准装置之一。相比于液体流量测量，气体流量测量要求更高，因此存在的问题相对较多，气体流量标准装置的研究与应用关系着流量计量与测试技术发展水平，是相关领域非常重视的重要环节。与其它方法的流量标准装置相比，标准表法具有的优势包括有成本少、结构简单、易操作、建设周期短、流量范围宽以及工作质量与效率高等，特别适合于中小型仪表生产厂家对仪表的检定。

二、标准表法气体流量标准装置的工作原理

标准表法气体流量标准装置的主要工作原理：以标准流量计为标準器，使流体在相同时间间隔内连续通过标准流量计与被检流量计，比较两者的输出流量值，从而确定被检流量计的计量性能。标准表法流量标准装置结构，一般由泵、试验管路系统、标准流量计、被检流量计、温度和压力传感器等组成。通过流体连续方程可知，在一定时间内，串联在同一管道上流量计通过的流体累计容积是相等的。那么，当流量稳定时，以标准流量计为标准表，分别对被检和标准两处的温度、压力进行测量，比较两者的输出流量值，就能确定被检流量计的计量性能。标准表法流量标准装置在使用过程中，要比其他方法结构更简单、效率更高，而且由于其一条试验管路可以用一台或并联的多台标准流量计，所以此类标准装置有较大的流量范围。

三、标准表法气体流量标准装置硬件的选型方案

（一） 标准表

标准表法流量标准装置的标准表部分可以由单台标准表构成，也可以由多台标准表并联组成，一般采用的是重复性好的罗茨流量计和涡轮流量计。为了满足设计指标要求，结合各类流量计各自特点，决定采用两种流量计并联做标准表的方式，这种方法既能扩大标准装置的流量范围，又能极大地提高工作效率。

1.罗茨流量计

罗茨流量计通过转子与壳体之间形成一个具有一定标准容积的密闭计量空间，从而反复计量通过流量计的流体体积。罗茨流量计的工作原理为：当气体通过流量计时，在入口与出口之间产生的压差使得转子转动，通过驱动齿轮，另一个转子反向转动，每转动一周，计量空间内周期性发生充气与排气。流量增加，转子转动的角速度就会增加，通过连续循环工作，流体被分割为若干个单独的体积部分，利用同步齿轮和计数装置计量流经计量腔气体累计体积。这一流量计具有计量精度高、重复性好、工作寿命长等优点，而且对前后直管段要求不高，安装管道条件对流量计的精度没有影响。

2.涡轮流量计

涡轮流量计属于速度式流量计，主要由8部分组成。当流体进入管道时，经过前导向件引导流体进入流量计，冲击位于管道中心的涡轮叶片，驱动涡轮产生转动，在一定程度上涡轮转速与流体流速成正比，从而得到流体流量值。涡轮流量计精确度高、重复性能好、抗干扰能力强及压力损失小，但是小口径的涡轮流量计性能较差，难以达到标准表的要求，所以，涡轮流量计适用于大中型口径的流量测定。

（二）流量控制系统

不同流量计对流体的流量有一定的要求，因此当流体通过流量计时，需要对气体流量进行控制。流量控制系统包括两种方式，第一种为使用交流异步电机，通过加装变频器而改变频率，控制风机的转速，从而达到控制流量的目的；另一种为在管道上加装调节阀，通过控制其阀门的开度大小而控制气体的流量。不管是使用哪一种流量控制系统，对控制气体流量标准装置的气体流量都有着重要作用。

（三）管路系统

管路系统连接整个标准装置的所有硬件，安装时接口处需使用螺栓加装弹簧垫圈，并在两端管道采用橡胶垫圈密封连接，从而防止漏气现象的出现。气源管路与标准表管路之间单独使用柔性接头连接，能有效降低由风机转动引起机械振动的传导。被检流量计管路配置足够长的前后直管段，被检流量计离任何上游部件20倍公称通径，离任何下游扰动部件10倍公称通径；同时，为了达到有效减少流阻、降低噪音的目的，将管道进出气口都做成喇机口。

四、流量稳定性测试及检定实验

为提高该装置的稳定性，在设计时一般将管网入口段直接接大气，风机在出口端吸气，因为大气作为气源，能够充分保证装置的高稳定性。采用累积时间内气体流量稳定性对该装置流量稳定性检定。检定方法为：当每条管道为最大流量和最小流量时，分别进行检定，连续记录反映流量大小的输出信号qi（i=1，2，…，n；n≥60）。则流量平均值为：

五、结语

总而言之，对标准表法气体流量标准装置的研制，使得计量检测水平有了一定程度上的提升。标准表法流量标准装置结构简单、易操作、建设周期短以及投资成本少，特别适合于中小型仪表生产厂家对仪表的检定，对其进行研究设计，有利于标准装置的广泛应用，对流量计的研发以及生产水平的提高具有重要意义。

参考文献

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[2]齐利晓，孙立军，张涛，李刚.标准表法气体流量标准装置的研制[J].化工自动化及仪表，2010，37（2）：34-38.