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气体转子流量计的刻度与换算 
发布时间:2018-08-27

摘 要:气体转子流量计刻度和换算中所使用的修正公式看起来似乎很简单,事实上由于对修正的概念解释含糊,或者用户理解不清,往往不能得到正确的结果,本文介绍了有关转子流量计标准状态刻度与换算、实际使用状态刻度的方法和所使用的公式,以及换算公式中流量计前压在测量困难时所采用的一种近似测量和估计的方法,希望给转子流量计的使用者一点提示。
1 引 言
  气体转子流量计上的刻线一般分为两种,一种是浮子上下位移的高度百分比刻线,另一种是按某种刻度状态定度的标况体积流量刻线,采用高度刻线的转子流量计需要一张刻线-流量表或刻线-流量曲线图,这就需要刻度,采用流量刻线的转子流量计若要改变刻度状态也需要重新刻度或者换算使用(例如空气刻度转子改用于氢气测量)。
  在JJG257-1994《转子流量计检定规程》上有按标准状态101.325KPa、293.15K刻度的公式,现在国外进口的转子流量计有的是根据用户实际测量气体和状态进行刻度,有些用户为了使用方便,也要求把标准刻度的流量计按照他们的使用状态重新刻度,这就需要将检定规程中的计算公式调整一下,以适应现在的工作需要。
  实气标定时要使用高压气瓶的纯净气体,包括氮气、氧气、氩气等,高压气源减压后经过流量计到标准装置,这时流量计前压力的测量是一个突出的问题,本文介绍了一种方法,以期得到进一步地探讨和研究。
2 修正公式中的符号
  JJG257-1994《转子流量计检定规程》上用钟罩式或皂膜式气体流量标准装置对流量计刻度,标准刻度状态下的标况流量。

  是对试验时流量计前状态到刻度状态的修正,这时刻度状态等于标准状态,试验气体和刻度气体相同。若不是这种情况,就需要区分刻度状态和标准状态,增加部分参数,符号重新定义如表1所示。
3 刻度qN和qCN
3.1 标准状态刻度
气体转子流量计的刻度与换算  


使用钟罩或皂膜等气体流量标准装置测量流量计前实际流量时,由下式求得:

使用标准转子流量计测量流量计前实际流量时,由下式求得:

使用钟罩或皂膜等气体流量标准装置测量流量计前实际流量时,由下式求得:

使用标准转子流量计测量流量计前实际流量时,由下式求得:

  通过非标准状态刻度后,由于使用状态与刻度状态一致,直接读出的刻度流量显示值就是用户需要的流量值,不需要进行任何换算,提高了测量效率。
4 从qN换算到qmN和qm0
  有些经过标准刻度的流量计实际使用状态与刻度状态不同,使用时需要换算,实际使用时测量流量计前压力和温度,流量计前实际流量用qm表示,公式如下:

5 流量计前状态的估计
  流量计在系统中的正确安装是上游安装一个全开截止阀,下游安装流量调节阀,在使用时,应缓慢地开启上游的截止阀,然后用下游的流量调节阀调节流量,当流量计停止计量时应缓慢地关闭截止阀,然后再关闭流量调节阀。
  但是现在许多厂家的流量计在上游基座上安装针型流量调节阀用于减压限流,确保转子流量计的安全,下游无任何节流件,这时测量的流量计入口上游5倍公称直径范围内的压力其实是阀前压,要确保压力测量准确,必须拆卸基座,直接将气源与玻璃锥管相连接来进行检定,检定后的复原经常不能保证密封质量,并且经常损坏玻璃锥管。
  因为流量计下游无任何节流件,这种情况下测量流量计后压是比较方便的,流量计后压加上一个压差估计值就近似的获得流量计前压。浮子上下游的压力差等于重力减去动压力与浮力之和,公式如下:

这个压力差相对于重力是非常小的(估计约为10%),那么公式简化为:

φ3mm球形钢浮子的压力差估计值约为15Pa。
这时流量计后压比阀前压更接近流量计前压,采用这种方法估计工作状态压力就不需要拆卸基座,检定过程要简便一些。
6 结束语
  检定和刻度气体转子流量计时,通常是用物理性能稳定的空气作为介质,而且统一换算到标准状态(20℃、101325Pa)进行刻度,用于测量其它气体时,采用修正公式进行密度、温度、压力三参数的修正是有较大误差的,最好采用实际测量气体进行实气标定,并且在试验时注意考虑温度和气体粘度的影响,将测量不确定度控制在最小范围内。

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