關于音速噴嘴法氣體流量標準裝置的分析

2022-02-18 08:30:45

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氣體流量計在計量檢定中有很多值得探討的知識。目前我國很多地方都應用音速噴嘴（負壓）檢定，對于正壓和負壓的檢定既有很多共性，也有其個性，本文在這兩個檢定過程中對不確定度進行分析。根據氣體動力學原理，當氣體通過臨界流噴嘴時，在噴嘴上下游氣流壓力比達到一特定數值的條件下，在噴嘴喉部形成臨界流狀態，氣流可達到的高速度（當地音速）。流過噴嘴的氣體質量流量也達到大值qm。此時qm只與噴嘴入口處的滯止壓力和溫度有關，而不受下游狀態變化的影響。正是應用了這原理，采用噴嘴作為標準裝置的標準表，然后與被檢流量計進行比對，得到被檢流量計的誤差。

音速噴嘴氣體流量正壓法的工作原理是：由氣體壓縮機產生氣源，通過氣體穩壓系統，經過被檢表和標準音速噴咀放入大氣，通過測定溫度、壓力、脈沖等參數，用給定數學模型算出標準流量和被檢流量的誤差。

其誤差來源同負壓的誤差來源的基本一致，只是在考慮正壓的檢定時，存在由于氣體壓力穩定度帶來的誤差。通過我們做了一些實驗數據說明：

選定在本裝置流量范圍內7個檢定位置，每個檢定位置檢定10次，每次間隔10秒，結果如下：由實驗數據對流量的穩定性（穩流）帶來不確定度為0.098%。以上音速噴嘴氣體流量標準裝置（負壓法）的擴展不確定度為：U=0.152%。結論：取k=2，則整套音速噴嘴標準裝置（正壓法）的擴展不確定度為：U=0.50%。

對于音速噴嘴氣體檢定標準裝置正壓和負壓的對比結論：正壓優點能實現現場模擬，并且對壓力和溫度進行現場檢定對比，缺點是檢定準備工作時間長，并且每個點流量穩流需要時間長一般（20分鐘）以上，檢定精度相對比較低，流量范圍相對也小，成本高。而負壓的優點是準備時間短，穩壓時間短（一般不長過2分鐘），檢定精度高，流量范圍大，成本低，缺點是由于負壓所以對智能表的壓力和溫度只能檢定現場的零點數據。

DN15～DN1200常壓音速噴嘴法氣體流量標準裝置及微機自動控制系統