流量量值傳遞和流量標(biāo)準(zhǔn)裝置

1、流量量值傳遞和流量標(biāo)準(zhǔn)裝置2022-4-162流量標(biāo)準(zhǔn)裝置原理0mtmmqtt lim0vtVVqtt lim2022-4-163流流量量量量值值傳傳遞遞系系統(tǒng)統(tǒng)2022-4-164流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的分類流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的分類 按測量介質(zhì)分，可分為水、氣、油、多組分（如水和油的混合）流體、多相流體（如氣液、氣固和液固）及蒸汽流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 按測量方法分，可分為靜態(tài)法和動態(tài)法兩類 按流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用的計量器具分，可分為質(zhì)量法（也叫稱量法）、容積法和標(biāo)準(zhǔn)流量計法 按流量標(biāo)準(zhǔn)計量器具量值傳遞方法分，可分為原始標(biāo)準(zhǔn)和傳遞標(biāo)準(zhǔn) 2022-4-165流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的作用 最基本的用途是校驗或標(biāo)定流量計，量值統(tǒng)一 進(jìn)行

2、標(biāo)準(zhǔn)流量計的型式、性能試驗研究 研究參比條件和實際工作條件之間的差異對儀表準(zhǔn)確度的影響 對于計量部門，流量標(biāo)準(zhǔn)裝置是做仲裁工作的基礎(chǔ) 2022-4-166液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 液體流量計量器具傳遞系統(tǒng) 常用液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置分類 2022-4-167液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置分類液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置原始標(biāo)準(zhǔn)傳遞標(biāo)準(zhǔn)容積法標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量法標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記法標(biāo)準(zhǔn)流量計法速度面積法動態(tài)法靜態(tài)法靜態(tài)法渦輪式容積式電磁式差壓式動態(tài)法流動啟停法流動啟停法靜止啟停法靜止啟停法2022-4-168靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 靜止啟停靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 流動啟停靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 2022-4-169河

3、流流量測量河流流量測量123456 78910111213141水池，2排水管，3水泵，4進(jìn)水管，5高位水塔，6截止閥，7試驗段，8被校表，9調(diào)節(jié)閥，10換向器11，12工作量器，13，14放水底閥12345678999 1水池，2水泵，3截止閥，4試驗段，5被校表，6調(diào)節(jié)閥，7工作量器8底閥，9排水管2022-4-1610靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)容積法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的特點裝置的特點 本方法比較成熟，是目前國內(nèi)外用得最多的校驗方法。 靜止啟停法只能用于小管徑的裝置，因為大管徑閥門啟閉不可能太快，啟閉占用時間過長 。 流動啟停法的裝置用于校驗總量儀表時，儀表必須要有高分辨率的電脈沖輸出。 只

4、能用于低粘度液體（如水、輕柴油等）流量計的校驗和標(biāo)定。 靜止啟停法的中小尺寸計量容器可車裝，作為可移動的精確體積標(biāo)準(zhǔn)。 2022-4-16112022-4-16122022-4-16132022-4-16142022-4-16152022-4-1616靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 計算裝置復(fù)現(xiàn)的實際流量(qm)S為： )1 ()(0tMMqSm)11(PWA2022-4-1617其它液體大流量測量其它液體大流量測量123456789101水池，2排水管，3水泵，4進(jìn)水管，5高位水塔，6截止法 7試驗段，8被校表，9調(diào)節(jié)閥，10換向器，11稱量容器12標(biāo)準(zhǔn)秤，13放水閥，14旁通管11121314

5、2022-4-1618靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)靜態(tài)質(zhì)量法液體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的特點裝置的特點 這是精確度最高的流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 ，裝置的精確度一般可達(dá) 0.05%0.1%，最高可達(dá)0.02% 。 適用于低粘度液體，但也可用于粘度較高的石油類液體。 最適合于校驗質(zhì)量流量儀表。 2022-4-1619標(biāo)準(zhǔn)體積管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體積管 活塞式校驗裝置 2022-4-1620傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體積管 標(biāo)準(zhǔn)體積管單向標(biāo)準(zhǔn)體積管雙向標(biāo)準(zhǔn)體積管閥式無閥式 球閥管匯式（四切換閥） 四通切換閥式（一個切換閥） 閘閥式（一球）球閥閉鎖式 （一球）三球式雙球式單球式立式體積管臥式體積管2022-4-162112345678計數(shù)器

6、1被校表，2交換器，3球，4終止檢測器，5起始檢測器，6體積管，7計量段容積，8脈沖計數(shù)器 圖1411單向球型標(biāo)準(zhǔn)體積管原理示意圖2022-4-16222022-4-1623活塞式校驗裝置 一種結(jié)構(gòu)緊湊，小型輕量，尺寸僅為傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體積管的1 / 3左右的活塞式標(biāo)準(zhǔn)體積管（也可簡稱活塞校驗裝置），更適合移動到現(xiàn)場校驗 應(yīng)用了微機(jī)技術(shù)、脈沖內(nèi)插技術(shù)、先進(jìn)的機(jī)械加工技術(shù)、幾何量檢測技術(shù)并實現(xiàn)了計算機(jī)程序控制和數(shù)據(jù)自動處理，是使流量得到精密測量的新型流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 2022-4-1624脈動流量測量流動方向計數(shù)器計時器旁通閥控制液壓系統(tǒng)控制油 箱液壓泵置換器（活塞）有效計量容積計量桿液壓油缸旁通閥出口被

7、校表彈簧座檢測開關(guān)安全閥信號檢測器2022-4-1625脈沖內(nèi)插技術(shù)123N( a ) 雙時間法( b ) 四時間法檢測信號開始檢測信號開始檢測信號停止檢測信號停止123NTTTTTT2112342022-4-1626 雙時間法： 脈沖內(nèi)插數(shù) 四時間法： 脈沖內(nèi)插數(shù) 脈沖內(nèi)插技術(shù)121TTNN 43211TTTTNN2022-4-1627 用一臺標(biāo)準(zhǔn)流量計校驗儀表 用并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)流量計校驗儀表 并聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)流量計的未知系統(tǒng)相對誤差不大于該系統(tǒng)中最不準(zhǔn)確的那個標(biāo)準(zhǔn)流量計的系統(tǒng)相對誤差； 用并聯(lián)方式連接起來的一組標(biāo)準(zhǔn)流量計最低限度也能和單臺標(biāo)準(zhǔn)流量計一樣可靠，并聯(lián)并不降低測量誤差； 通過并聯(lián)方式，可以在不

8、降低計量可靠性的前提下，按照需要擴(kuò)大流量測量的范圍。 標(biāo)準(zhǔn)流量計法 2022-4-1628截止法被校表整流器標(biāo)準(zhǔn)表調(diào)節(jié)閥LLLL標(biāo)準(zhǔn)表1被校表標(biāo)準(zhǔn)表2標(biāo)準(zhǔn)表3標(biāo)準(zhǔn)表n2022-4-16292022-4-1630氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置分類 氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置原始標(biāo)準(zhǔn)傳遞標(biāo)準(zhǔn)容積法標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量法標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記法標(biāo)準(zhǔn)流量計法速度面積法渦輪式容積式差壓式鐘罩法活塞法PVTt法皂膜法水排氣法質(zhì)量時間法冷凝法音速噴嘴式氣體體積管2022-4-1631鐘罩導(dǎo)輪標(biāo)尺液槽試驗管調(diào)節(jié)閥被校流量計鼓風(fēng)機(jī)平衡錘補(bǔ)償機(jī)構(gòu)滑輪TmPmPsTs鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 2022-4-1632鐘罩流量公式 檢定狀態(tài)鐘罩容積 流過被檢流量計的氣體

9、體積 流過被檢流量計的氣體標(biāo)準(zhǔn)體積1(2)(20)BNBSCVVtBBmmmBBmmBBp T ZVVVp T ZBNNm NBNBBp T ZVVp T Z（）2022-4-1633鐘罩流量公式 流過被檢流量計的體積流量 流過被檢流量計的標(biāo)準(zhǔn)體積流量 被檢流量計體積流量誤差mVVqt()()mNVNVqt1VVVqVqqEq2022-4-1634 鐘罩重力，向下常數(shù) 平衡錘拉力，向上常數(shù) 密封液體的浮力，向上非常數(shù) 補(bǔ)償機(jī)構(gòu)拉力，向上非常數(shù) 鐘罩內(nèi)壓力 ps 產(chǎn)生的作用力，向上希望是常數(shù)鐘罩受力 2022-4-1635 鏈條式補(bǔ)償機(jī)構(gòu)：主要考慮鏈條單位長度質(zhì)量（鏈條線密度）應(yīng)等于鐘罩單位長度

10、浸入密封液中排出液體質(zhì)量的一半。鐘罩補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 2022-4-1636 杠桿補(bǔ)償偏心輪：偏心輪是一個等速螺線，即配重力臂的增加與滑輪轉(zhuǎn)角成正比。鐘罩補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 2022-4-1637 虹吸補(bǔ)償：利用一個與鐘罩固定在一起容器，隨鐘罩一起升降。用一個倒U形虹吸管將容器和液槽連通，使容器中液面始終與液槽液面保持同水平。鐘罩下降排出的液體通過虹吸管進(jìn)入容器，變成鐘罩質(zhì)量的一部分，正好克服浮力的上升。鐘罩補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 2022-4-16382022-4-1639鐘罩補(bǔ)償機(jī)構(gòu) 象限式補(bǔ)償機(jī)構(gòu)： 利用象限桿上的可移動配重mG對鐘罩拉力的變化來補(bǔ)償浮力造成的影響。012BsGGccsbcspgl ml ml H Sh

11、d l H2022-4-1640 希望上式為0 如果發(fā)現(xiàn)鐘罩下降過程中，余壓增加，說明 應(yīng)該減小 lG 或mG10GGcsbcl ml H Sl m0sph2022-4-1641鐘罩流量范圍 2000升鐘罩：流量一般小于300m3/h 10000升鐘罩：流量一般小于1500m3/h 只能用于中小管徑 計量院鐘罩容積： 2000L，500L，50L鐘罩內(nèi)壓： 463mmH2O, 195mmH2O, 160mmH2O流量范圍： 120)m3h檢定介質(zhì)： 空氣不確定度： (k=2)2022-4-1642 在某一時間間隔t內(nèi)，氣體進(jìn)入或排出容積為V的容器，根據(jù)容器內(nèi)氣體的絕對壓力p和熱力學(xué)溫度T的變化

12、，求得氣體質(zhì)量流量。 容器的容積V用氮?dú)饩_標(biāo)定。得到一V20PVTt法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 2022-4-1643PVTt法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 計時器計時器計時器123455123678999884672671 壓縮機(jī)，2 過濾器，3 去濕器，4 控制閥，5 貯存容器，6 被校表，7 音速噴嘴，8 換向器，9 定容罐，10 真空泵3P TVP TP TVV10大氣(a) 正壓流入法(b) 正壓流出法(c)負(fù)壓法2022-4-1644 在t時間間隔內(nèi)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)容器V的實際氣體質(zhì)量流量qm為：20()13 (20)NNFENpiNFFEEmT ZppVtmpT ZT Zqtt 2022-4-1645PV

13、Tt法流量范圍 定容罐的容積一般在20m3左右 （1.6m10m），溫度場問題 空氣，極限情況下： 真空能抽到0，音速文丘里噴嘴無壓降，時間30s 負(fù)壓法可做到2400m3/h 正壓法可提高流量，但壓力控制困難 很難做到大口徑管道2022-4-1646計量院PVTt法流量裝置 PVTt法氣體流量國家基準(zhǔn)裝置采用負(fù)壓法，始建于八一年,八六年完成，達(dá)到國際先進(jìn)水平。用于對音速噴嘴進(jìn)行量值傳遞。其主要技術(shù)指標(biāo)如下：標(biāo)準(zhǔn)容器容積： 2m3，20m3，0.2m3流量范圍： 1300)m3h檢定范圍： 音速噴嘴喉徑d60 mm檢定介質(zhì)： 空氣不確定度： 0.05% (k=2)2022-4-1647Mt法氣

14、體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 空氣壓縮機(jī)凈化裝置壓力容器16m3壓力控制系統(tǒng)A壓力控制系統(tǒng)B控制環(huán)閥X音速噴嘴換向器容器離合系統(tǒng)稱量容器稱量臺消音器大氣被校表旁 通儀表試驗段2022-4-1648陀螺電子秤球罐球罐快速閥快速閥噴嘴檢定噴嘴檢定臺位臺位球罐球罐mtmt法原級標(biāo)準(zhǔn)裝置簡圖法原級標(biāo)準(zhǔn)裝置簡圖2022-4-1649流量背壓P P 0 P 0 P cr P 0 q cr 音速噴嘴原理 2022-4-1650音速噴嘴流量公式 00RTPAqmKKKK)1(21)12(2022-4-1651臨界流函數(shù)040415. 012)1(21RKKKK68473. 012)1(21KKKK2022-4-1652被校

15、流量計消音器DN100DN150DN200DN300DN400TP11P1616T123456789101112131415162344.581012.52550100125250500100012502500m / h3音速文丘里噴嘴TTinout2022-4-16532022-4-16542022-4-16552022-4-1656音速噴嘴的流通能力 音速噴嘴的流通能力在理論上講是無限的 實際裝置的流量決定于真空泵的容量、噴嘴直徑（外形和喉部） 以d=100mm計算（一般外形直徑為4d-5d）qv=8000m3/h左右 真空泵的容量和投入，運(yùn)行噪音問題 目前在建的最大音速噴嘴裝置15000

16、m3/h, 20只噴嘴并聯(lián)，最大被校表口徑500mm，3臺5000m3/h真空泵30多萬，總投資120多萬2022-4-1657計量院音速噴嘴 音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用負(fù)壓法, 用于檢定、測試各類氣體流量儀表、儀器。其主要技術(shù)指標(biāo)如下 流量范圍： 1300)m3h 檢定介質(zhì)： 空氣 不確定度： (k=2)2022-4-1658流出系數(shù)C 確定音速噴嘴的流出系數(shù)C一般有以下幾種方法： 1、應(yīng)用基本的物理定理，列出數(shù)學(xué)方程式，用理論的方法求解而得到流出系數(shù)。 2、用測定內(nèi)部流場或外部流場的方法計算出通過噴嘴的實際流量，從而確定流出系數(shù)。 3、總特性的測量，即在氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行總特性試驗，

17、標(biāo)定出流出系數(shù)。2022-4-1659測流場法 用于標(biāo)定或測量大口徑流量儀表 認(rèn)為制造一個穩(wěn)流區(qū)，在該穩(wěn)流區(qū)的流速分布幾乎是均勻的，然后用標(biāo)準(zhǔn)儀器（熱線風(fēng)速儀、激光多普勒、畢托管等）測量流速，計算流量 只要流場穩(wěn)定，用該方法標(biāo)定音速噴嘴的不確定度為左右，與PVTt法比，最大偏差為2022-4-1660計量院風(fēng)洞 風(fēng)洞裝置建于一九九一年,經(jīng)測試符合低速風(fēng)洞標(biāo)準(zhǔn)要求。主要用于測試、檢定工作用皮托管及其它各類風(fēng)速計，滿足目前國內(nèi)風(fēng)速儀表測試工作的需要。其主要技術(shù)指標(biāo)如下: 流速測量范圍： 30m/s 風(fēng)洞氣流穩(wěn)定性相對偏差： 0.5% 風(fēng)洞氣流均勻性相對偏差： 1.5% 最大噪聲： 82dB2022

18、-4-1661德國PTB的LDA裝置流量范圍：(65 5500) m/h風(fēng)洞口徑：100mm、200mm最大流速：60m/s不確定度：0.1%(k=2) 注：新建風(fēng)洞口徑316mm，最大流速80m/s2022-4-1662標(biāo)準(zhǔn)體積管原理12345678計數(shù)器1被校表，2交換器，3球，4終止檢測器，5起始檢測器，6體積管，7計量段容積，8脈沖計數(shù)器 圖1411單向球型標(biāo)準(zhǔn)體積管原理示意圖2022-4-1663皂膜氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 用于微小流量氣源截止閥調(diào)節(jié)閥皂膜管膠球刻線被校流量計PPTT2022-4-1664計量院皂膜氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 主要技術(shù)指標(biāo)如下:玻璃管容積： 25mL1000mL流量范圍： (02000)mLmin檢定介質(zhì)：空氣不確定度： 0.5% (1000mL管，k=2),1.0% (25500mL管，k=2)2022-4-1665置換法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 PTHHTP高恒位槽被校表水位計閥1調(diào)節(jié)閥放水閥計量容器2022-4-1666水位計HTP被校流量計閥4PTH計量容器過濾器空氣流泵泵水流水流標(biāo)準(zhǔn)流量計閥1閥3閥2閥5氣排水法裝置 2022-4-1667氣囊法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置 TP被校表閥1標(biāo)準(zhǔn)表閥3閥2TP氣囊平衡錘引風(fēng)機(jī)2022-4-1668活塞式活塞式氣體流氣體流量標(biāo)準(zhǔn)量標(biāo)準(zhǔn)裝置裝置 絲桿活塞