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流体密度和黏度测量结果对液体速度式流量计测量结果产生的误差分析

时间:2011/5/3 15:10:44 点击:2062

  核心提示:流量计量涉及诸多参数,所以检定流量仪表时,参数的读取成为试验过程中非常重要的一项工作。实施在线实测流体状态参数并对参与运算的相关参数进行及时更换和修正,可最大限度地减少因参数在试验过程中波动、变动等诸多因素的影响给被检器具带来的误差。下面我们就这一问题结合实验数据进行分析,以便寻求解决方法,确保检定...

  流量计量涉及诸多参数, 所以检定流量仪表时,参数的读取成为试验过程中非常重要的一项工作。实施在线实测流体状态参数并对参与运算的相关参数进行及时更换和修正,可最大限度地减少因参数在试验过程中波动、变动等诸多因素的影响给被检器具带来的误差。下面我们就这一问题结合实验数据进行分析,以便寻求解决方法,确保检定工作的科学性和严谨性。

  由于流量仪表的复杂性,决定了不可能仅用几种流量标准设备去校准变化万千的多种流量仪表。所以本文仅结合液体流量标准设备上的密度参数ρ的读取进行分析。流量计选择典型的速度式流量计——涡轮流量计作为被检流量计

  首先,对涡轮流量计的工作原理及影响其测量的主要方面作简单的说明:涡轮流量计是利用悬置于流体中叶片的转子或叶轮感受流体的平均速度而推导出被测流体的瞬时流量和累计流量,从而实现流量测量目的,具有测量准确度高、量程宽、压损小,适应多种介质的流量测量以及可实现信号远传、重复性动态响应好等多种优点。不足的是使用要求高,受被测流体黏度变化的影响较大。一般来说,流量计的口径越大,黏度变化对线性特性的影响越小;流量计的口径越小,黏度变化对线性特性的影响就越大。目前,国内液体速度式流量计通常用水来校验,但很多使用者却用其来测量煤油、汽油、柴油、液压油等低黏度甚至中高黏度液体的流量。我们通过试验证明,用水标定给出的k值,用于测量1×10-6m2/s左右的轻质油及其他液体介质时差别不大,而当液体黏度大于15×10-6m2/s时,测量误差明显增大。对于黏度的影响,现在引入了v=μ/ρ,即把动力黏度μ和密度ρ合算成一个参数——运动黏度v来考虑,这样就可以把黏度和密度两个参数对流量计的影响变成运动黏度一个参数对流量计的影响。

  另外,因为涡轮的旋转力矩与被测流体的密度ρ成正比,被测流体密度的变化将影响到作用在涡轮上的转动力矩成比例的增减,使得同一质量流量下涡轮流量计所显示的体积流量大小不同。所以,在流体状态参数(温度、压力)变化较大,而引起密度值变化时,必须在试验管路中加入密度计、温度计(表)等实施在线测量,以补偿流体参数变化带来的体积测量误差。

  在通常的温度和压力条件下,液体的压缩系数很小,所以我们把液体看作不可压缩的流体,而在一般准确度要求情况下,压力对液体流量计的影响可忽略不计。

  另外,如果检定用液体黏度和被检定流量计工作黏度相同或都为低黏度介质, 那么黏度也可以不作修正。由于我们的检定设备属于动态质量法液体流量标准设备,检定时得到的为质量流量qm。若想得到体积流量,则要根据质量流量与体积流量的关系式qv=qm/ρ来计算出体积流量。因国内流量计使用者大多使用体积流量单位, 所以在线实测检定用介质密度ρ和温度t尤为重要(在JJG198-1994《速度式流量计》检定规程中,关于检定用液体的密度和温度没有作出相关要求)。

  下面我们就以在液体流量标准设备上(校验介质为RP-3喷气燃油)对一台型号为LWGY-15涡轮流量计作检定的数据处理记录进行比较分析(如表1所示),找出在线读取流体密度对此仪表测量结果的影响。

  分析表1数据,每个检定点在检定介质温度相差1℃、密度ρ相差0.001g/cm3时, 二者换算出来的流量误差为0.2%左右。如果检定人员在读取密度值时多读或少读哪怕是一个分度,或者在检定全过程中因温度和密度发生了变化却没有随时更换,其所造成的相关误差(密度计制造刻度误差、人员操作视觉误差、温度波动等)将直接影响到检定数据的真实性, 有些流量计应是0.5级表,却被评定成了1.0级表, 而有的1.0级表流量计却被评定为0.5级表等,使仪表准确度等级的评定出现偏离或误评。

  总之,随着今后科学技术的不断进步和发展,将计算机等高科技技术应用到各种流量标准设备上,实现多功能、多参数(即全参数补偿)补偿一体自动化检定/校准流量计已成为可能,这样就从根本上最大限度地降低了相关流体状态参数读取所带来的相关误差(而且还在数据处理、设备操作等方面达到了快捷、方便),从而获得更加准确的流量测量结果,这也是流量计量发展的必然方向。

作者:佚名 来源:不详
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