容積式氣體流量計(jì)(如膜式燃?xì)獗?、羅茨流量計(jì)、濕式氣體流量計(jì)等)的檢定,核心目的是通過(guò)更高精度的標(biāo)準(zhǔn)裝置,來(lái)驗(yàn)證其示值誤差是否在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或法規(guī)允許的范圍內(nèi),以確保其計(jì)量的準(zhǔn)確和公平。
這個(gè)過(guò)程可以通俗地理解為?“為流量計(jì)做體檢”或?“用一把更精準(zhǔn)的尺子去校準(zhǔn)另一把尺子”。
檢定的核心原理
比較法:在一個(gè)穩(wěn)定的氣體流路中,讓被檢流量計(jì)和更高精度的標(biāo)準(zhǔn)裝置同時(shí)工作一段時(shí)間。比較在這段時(shí)間內(nèi):
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被檢流量計(jì)的示值(它顯示了多少氣體流過(guò))
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標(biāo)準(zhǔn)裝置測(cè)得的實(shí)際值(真正流過(guò)了多少氣體)
通過(guò)計(jì)算兩者的差異,來(lái)確定被檢流量計(jì)的誤差。
基本公式為:
誤差 = (被檢表示值 - 標(biāo)準(zhǔn)裝置示值) / 標(biāo)準(zhǔn)裝置示值 × 100%
主要檢定方法(標(biāo)準(zhǔn)裝置的類(lèi)型)
根據(jù)所使用的“更精準(zhǔn)的尺子”(標(biāo)準(zhǔn)裝置)不同,主要分為兩大類(lèi):
1. 標(biāo)準(zhǔn)表法
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原理:使用一臺(tái)精度比被檢表高至少一倍以上的標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)(簡(jiǎn)稱(chēng)“標(biāo)準(zhǔn)表”)作為參照。讓氣體同時(shí)流過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表和被檢表,直接比較兩者的讀數(shù)。
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優(yōu)點(diǎn):裝置簡(jiǎn)單、成本較低、效率高,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
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缺點(diǎn):精度最終依賴(lài)于標(biāo)準(zhǔn)表自身的精度和穩(wěn)定性。
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應(yīng)用:非常普遍,常用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、燃?xì)夤緦?duì)大量燃?xì)獗淼氖状螜z定和后續(xù)檢定。
2. 標(biāo)準(zhǔn)體積管/鐘罩法 (這是更經(jīng)典、更基準(zhǔn)的方法)
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原理:使用一個(gè)能精確產(chǎn)生或測(cè)量固定體積氣體的裝置作為標(biāo)準(zhǔn)。
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鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置:這是實(shí)驗(yàn)室最常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)器。一個(gè)巨大的、倒扣在水或油中的鐘罩,通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)它勻速上升或下降,從而主動(dòng)地、精確地排出或吸入一個(gè)已知體積的氣體。被檢表就安裝在這個(gè)氣路上,鐘罩排出的體積就是真實(shí)值。
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標(biāo)準(zhǔn)體積管:一個(gè)內(nèi)部已知幾何容積非常精確的密閉管腔,通過(guò)活塞或球來(lái)分割氣體體積。
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優(yōu)點(diǎn):精度極高,是原始基準(zhǔn)或傳遞基準(zhǔn),可靠性最高。
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缺點(diǎn):設(shè)備龐大、昂貴,一般安裝在實(shí)驗(yàn)室,不易移動(dòng)。
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應(yīng)用:主要用于對(duì)標(biāo)準(zhǔn)表進(jìn)行檢定/校準(zhǔn)(即“對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)”),或?qū)Ω呔攘髁坑?jì)進(jìn)行型式評(píng)價(jià)和仲裁檢定。
(除此之外還有mt法、pvt法等,但以上兩種最為常見(jiàn))
檢定的關(guān)鍵步驟和內(nèi)容
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外觀檢查:檢查流量計(jì)標(biāo)識(shí)是否清晰、結(jié)構(gòu)是否完好、有無(wú)損壞。
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密封性測(cè)試:向流量計(jì)內(nèi)充入一定壓力氣體,確保其沒(méi)有泄漏。這是安全性和準(zhǔn)確性的前提。
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示值誤差檢定:這是最核心的步驟。
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在多個(gè)流量點(diǎn)(如最大流量Qmax、分界流量、最小流量Qmin等)下進(jìn)行測(cè)試。
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在每個(gè)流量點(diǎn)下,讓氣體穩(wěn)定流動(dòng),并記錄標(biāo)準(zhǔn)裝置的標(biāo)準(zhǔn)體積值(Vs)?和被檢流量計(jì)的指示體積值(Vind)。
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按上述公式計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的誤差。
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重復(fù)性檢定:在相同的條件下,對(duì)同一流量點(diǎn)多次測(cè)量,考察其測(cè)量結(jié)果的一致性。重復(fù)性好是準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)。
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數(shù)據(jù)處理與判斷:將所有點(diǎn)的誤差與規(guī)程規(guī)定的最大允許誤差(MPE)?進(jìn)行對(duì)比。例如,民用膜式燃?xì)獗淼腗PE一般為±3%或±1.5%(不同流量點(diǎn)要求不同)。如果所有點(diǎn)的誤差都在MPE范圍內(nèi),且重復(fù)性合格,則判定為合格,否則為不合格。
影響檢定的重要因素
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溫度、壓力和氣體組分:氣體的體積受溫壓影響巨大(遵循理想氣體狀態(tài)方程)。檢定過(guò)程中必須同步測(cè)量氣體溫度和壓力,并將標(biāo)準(zhǔn)裝置和被檢表的示值統(tǒng)一換算到同一參考條件下(通常是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài):20°C, 101.325 kPa),才能進(jìn)行公平比較。這是檢定精度最關(guān)鍵的技術(shù)環(huán)節(jié)之一。
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安裝條件:流量計(jì)前后直管段、管道振動(dòng)等會(huì)影響流場(chǎng),從而影響讀數(shù)。檢定必須嚴(yán)格按照規(guī)程要求的安裝條件進(jìn)行。
總結(jié)
核心目的 |
驗(yàn)證流量計(jì)示值誤差是否在法定允許范圍內(nèi) |
核心原理 |
比較法:用高精度標(biāo)準(zhǔn)裝置的值作為“尺子”去衡量被檢表 |
主要方法 |
標(biāo)準(zhǔn)表法(常用,效率高)、鐘罩法(基準(zhǔn),精度高) |
關(guān)鍵步驟 |
外觀/密封性檢查 → 多流量點(diǎn)示值誤差測(cè)試 → 重復(fù)性測(cè)試 |
關(guān)鍵因素 |
溫壓補(bǔ)償(必須換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))、安裝條件 |
容積式氣體流量計(jì)的檢定是保證能源貿(mào)易結(jié)算公平、工業(yè)過(guò)程控制精確的重要技術(shù)活動(dòng),通常由法定計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)(如各地的計(jì)量院、所)或授權(quán)實(shí)驗(yàn)室執(zhí)行。