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標準渦街流量傳感器組合比較法氣體流量裝置的研究和討論

作者: 時間:2013-07-01 來源:網絡 收藏
1 . 引言

近年來,用標準(以下簡稱標準)研究檢測氣體大流量的方法在國內還是首次,初期的檢測裝置均為原始標準裝置,建設投資昂貴技術復雜,檢測效率的,通常又是計量系統(tǒng)、使用單位和儀表制造行業(yè)不可缺少的重大設備。

隨著科學技術的發(fā)展,并由于標準法流量標準裝置可以節(jié)省大量投資和提高標定效率。在工業(yè)發(fā)達國家,已獲得廣泛的應用,如建立同等能力的流量裝置,標準傳感器法比原始基準法可節(jié)省投資約60%,建設周期可縮短一半,而檢測效率可提高50%~80%,在國內開展標準傳感器法流量檢測裝置研究,建立和完善有關的理論基礎和技術實踐,已成為當前技術和經濟上迫切需要解決的問題。

2 用標準傳感器法建立裝置簡介

2.1 研究裝置的指標

本裝置的計量方式是用標準傳感器組合比較法,研究檢測被檢傳感器的口徑DN80~300mm;流量范圍Qv=50~7500mm3/h;準確度±0.5%。

2.2 裝置的基本結構(如圖1所示)


圖1 裝置的基本結構

(1)實驗管路,該裝置由8臺口徑為DN =50~150mm的標準傳感器串,并聯(lián)組合與被檢測的大口徑傳感器(DN=80~300mm)比較。試驗管路按對角線方向平行排列,其目的是節(jié)省原材料,降低了造價,又恰好滿足各種口徑傳感器前直段的要求(根據國家標準ZBN12005-1989或規(guī)程JJG643-1994)標準傳感器前直管段長大于50DN;被檢測傳感器前直管段長大于20DN;使阻力損失降到最小值。

(2)氣源,氣源是由二臺9-19型高壓離心風機和一臺LG300×200-1型羅茨風機供給。其中二臺同型號的離心機,通過控制電動閥門根據流量大小的需要,實現串聯(lián)或并聯(lián)運行,以滿足不同流量和不同壓力的要求。

(3)標準傳感器:該裝置選用了8臺標準傳感器,均為應力式渦街傳感器,該儀表的優(yōu)點是無可動部件具有較高的重復性,有較強的耐過載和耐沖擊性。傳感器本體用不銹鋼具有耐磨損和抗腐蝕性能,該傳感器具有很高的穩(wěn)定性。另外這類傳感器的儀表系數不受或很少受被測介質物性參數的影響,所以作為標準傳感器使用時,只要與被測料件基本一致就可以了。

目前,我國的氣體渦街傳感器的標準度一般在0.5級~1級的水平上,從準確度的水平上看,是無法作為0.5級標準傳感器使用的,但是這類儀表的范圍度很寬,一般都在10:1~15:1左右,而且重復性很好,均在0.2%以內,甚至于更高,如采用壓縮范圍度在定點標定是提高準確度的有效方法。我們曾做了大量的試驗研究工作,結果表明若范圍度壓縮到2:1或3:1以內,在定點標定均能滿足要求,因此,使用該傳感器標準,建立裝置是可行的。

(4)流量的分配:為覆蓋所有被檢測的渦街傳感器,經反復進行流通能力的試驗,確定了標準傳感器的范圍度如表1。

表1 流量的分配表

1 檢測原理及方法

單臺標準流量傳感器檢測被檢傳感器時,如圖2所示為單臺標準傳感器檢測系統(tǒng)。


圖2 單臺標準傳感器檢測系統(tǒng)

標準傳感器S與被檢測傳感器t串聯(lián)于同一管道中,在流動穩(wěn)定的情況下,任何時刻流過兩臺傳感器的質量流量qm都是相等的,在檢測介質為空氣的情況下,如空氣在檢測過程中分成不變,將標準傳感器s與被檢測傳感器t的狀態(tài)換算到標準氣體狀態(tài)(即P0、T0、V0)

PsVs/Ts=PtVt/Tt=P0V0/T0 (1)
Vt=(P0V0Tt)/(T0Pt)

體積流量qvt=qv0[(P0Tt)/(T0Pt)] (2)

qvs=qv0[(P0Ts)/(T0Ps)]

所以qvt/qvs= (PsTt)/(PtTs) (3)

又因標準傳感器的儀表系數Ks

Ks=Ns/Vs=fs/qvsfs=qvs·Ks

被檢測傳感器的儀表常數

Kt=Nt/Vt=ft/qvt ft=qvt·Kt

所以

Kt/Ks=(ftqvs)/(fs/qvt)=(Ntqvs)/(Nsqvt) (4)

式中,qv——體積流量
f——傳感器輸出頻率
Ns——統(tǒng)一技術時間間隔內標準傳感器輸出脈沖數
Nt——統(tǒng)一技術時間間隔內被檢傳感器輸出脈沖數

將式(3)代入式(4)得

Kt/Ks=(NtPsTt)/(NsPtTs)
Kt=[(NtPsTt)/(NsPtTs)] ·Ks=kNKptKs(5)

式中,Kpt——壓力溫度修正系數

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