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  差壓式蒸汽流量計(jì)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的流量計(jì)量中，在流量計(jì)量中發(fā)揮著重要作用。流量計(jì)在出廠前需要進(jìn)行標(biāo)定，以確定其測(cè)量精度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。本文以長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)為例，通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，介紹了差壓式蒸汽流量計(jì)標(biāo)定流程及測(cè)量原理，并結(jié)合科學(xué)合理的誤差分析方法，得出了可靠的流出系數(shù)，確定了該流量計(jì)在實(shí)際測(cè)量中的可靠性。
1、差壓式蒸汽流量計(jì)標(biāo)定流程
差壓式蒸汽流量計(jì)標(biāo)定流程如圖1所示。啟動(dòng)離心泵之前，先打開(kāi)放水閥Ⅰ和放水閥Ⅱ，將標(biāo)準(zhǔn)罐Ⅱ放空后閉合放水閥Ⅱ，并*打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥Ｉ和流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ，將換向器開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)罐Ｉ；啟動(dòng)離心泵，標(biāo)定介質(zhì)—水在密閉的管道內(nèi)流經(jīng)流量調(diào)節(jié)閥Ｉ、被標(biāo)定的長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥Ⅱ，流向標(biāo)準(zhǔn)罐Ｉ進(jìn)入地下水池循環(huán)；待水流速度穩(wěn)定后，扳動(dòng)換向器的控制開(kāi)關(guān)，通過(guò)電動(dòng)氣閥迅速切換換向器，使水流向標(biāo)準(zhǔn)罐Ⅱ，水流向標(biāo)準(zhǔn)罐Ⅱ的同時(shí)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始；當(dāng)水位達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)容積的高度后，快速切換換向器，使水流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)罐Ｉ進(jìn)入地下水池，并打開(kāi)放水閥Ⅱ，將標(biāo)準(zhǔn)罐Ⅱ內(nèi)的水放空，一次標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)束。
重復(fù)數(shù)次以獲得更多的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。全部的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，打開(kāi)放水閥Ⅱ，將標(biāo)準(zhǔn)罐Ⅱ內(nèi)的水放空。
在進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，智能差壓變送器所測(cè)得的壓差信號(hào)被傳送到控制柜內(nèi)的PLC模塊，轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制的信號(hào)，從而獲得標(biāo)定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，循環(huán)使用地下水池內(nèi)的水，水資源得到合理使用，不存在浪費(fèi)問(wèn)題。

2、標(biāo)定系統(tǒng)的精度分析
本標(biāo)定系統(tǒng)通過(guò)體積法對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。
影響標(biāo)定精度的因素比較多，主要因素包括溫度、標(biāo)準(zhǔn)罐體積的計(jì)量方法、換向器的切換速度、水流的穩(wěn)定性、標(biāo)定時(shí)計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)的精度等。
（1）對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定的時(shí)間比較短，因此在室溫條件下溫度對(duì)標(biāo)定系統(tǒng)和標(biāo)定介質(zhì)的影響很小，可以忽略。
（2）利用液位控制柜計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)罐的體積。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)罐的液位達(dá)到設(shè)定值時(shí)，液位控制柜會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，使換向器迅速切換，可達(dá)到計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)罐體積的目的。
（3）換向器在標(biāo)準(zhǔn)罐體積的計(jì)量中起很重要的作用，本標(biāo)定系統(tǒng)的換向器采用電動(dòng)氣閥自動(dòng)控制，換向時(shí)間小于200ｍｓ，正反行程差小于20ｍｓ，換向不影響對(duì)標(biāo)準(zhǔn)罐體積進(jìn)行計(jì)量。
（4）為了防止標(biāo)準(zhǔn)罐口的水下流時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的浪花，使罐內(nèi)液面波動(dòng)過(guò)大，影響標(biāo)準(zhǔn)罐內(nèi)流體的液位，該標(biāo)定系統(tǒng)在罐口處安裝了高度為800ｍｍ的減波網(wǎng)，可保證水流的穩(wěn)定性。
（5）在進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，采用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)，每隔0.1ｓ計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)時(shí)一次，得出標(biāo)準(zhǔn)罐灌滿水所用的時(shí)間，即可求出單位時(shí)間的體積流量。對(duì)影響流量計(jì)標(biāo)定的因素采取上述措施，本標(biāo)定系統(tǒng)可提高并確保該標(biāo)定系統(tǒng)的精度。
3、流量計(jì)測(cè)量原理
差壓式蒸汽流量計(jì)的工作原理是：當(dāng)充滿管道的液體流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時(shí)，流束將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速加快，靜壓力降低，在節(jié)流件前后便產(chǎn)生壓差。流體流量愈大，所產(chǎn)生的壓差就愈大，因此可依據(jù)壓差來(lái)衡量流量的大小。這種測(cè)量方法以流動(dòng)連續(xù)性方程（質(zhì)量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒定律）為基礎(chǔ)。
長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)屬于差壓式蒸汽流量計(jì)，其工作原理如圖2所示。噴嘴上游區(qū)域的流體壓力為P1，流體流經(jīng)噴嘴，噴嘴的節(jié)流作用使流體的流速加快并產(chǎn)生壓差，噴嘴下游區(qū)域的流體壓力為P2。使用智能差壓變送器測(cè)出P1和P2的壓差ΔP，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)罐體積及其灌滿水所用的時(shí)間求出單位時(shí)間的體積流量，再通過(guò)流量方程式求出流出系數(shù)。其計(jì)算公式［3］見(jiàn)式（1）。

式中，ｑｖ為工況下流體的體積流量，ｍ3／ｓ；Ｃ為流出系數(shù)，Ｃ＝實(shí)際流量／理論流量；ε為被測(cè)介質(zhì)的可膨脹系數(shù)，若被測(cè)介質(zhì)為液體，則ε＝1，若被測(cè)介質(zhì)為氣體、蒸汽等可壓縮氣體，則ε＜1；ｄ為噴嘴的zui小內(nèi)徑，ｍ，ｄ＝0．037ｍ；Ｄ為長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)的管道內(nèi)徑，ｍ，Ｄ＝0．065ｍ；β為直徑比，β＝ｄ／Ｄ；ΔＰ為Ｐ1與Ｐ2之差，Ｐａ，ΔＰ通過(guò)精密的智能差壓變送器測(cè)量，經(jīng)控制柜中的ＰＬＣ模塊把信號(hào)傳到計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)；ρ為流體在工況下的密度，ｋｇ／ｍ3，水的密度ρ＝998．203ｋｇ／ｍ3，為20℃時(shí)水的密度。
4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析
實(shí)驗(yàn)在常溫常壓下進(jìn)行。在相同條件下，對(duì)長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)（管徑65ｍｍ、壁厚13ｍｍ）在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)次標(biāo)定實(shí)驗(yàn)，得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
每次的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，計(jì)算機(jī)標(biāo)定程序界面上將自動(dòng)顯示實(shí)際流體的容積（實(shí)驗(yàn)容積）、實(shí)驗(yàn)流出系數(shù)和實(shí)驗(yàn)誤差。實(shí)驗(yàn)所測(cè)得的流出系數(shù)存在微小的誤差，每次的標(biāo)定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，點(diǎn)擊修正系數(shù)按鈕，可得到修正流出系數(shù)（測(cè)得的實(shí)驗(yàn)容積與理論容積的比值）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及誤差分析處理結(jié)果見(jiàn)表1、表2。實(shí)驗(yàn)誤差可由以下公式計(jì)算：

式中，δ為標(biāo)定的實(shí)驗(yàn)誤差，％；ｑ實(shí)驗(yàn)為罐的實(shí)驗(yàn)容積，ｍ3；ｑ理論為罐的設(shè)計(jì)容積，ｍ3。由（2）式可知，實(shí)驗(yàn)計(jì)量誤差可以直接通過(guò)流量系數(shù)進(jìn)行誤差分析。現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量流體的流量所使用的程序和此標(biāo)定實(shí)驗(yàn)程序的計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)相同。

假設(shè)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)測(cè)量不存在固定的系統(tǒng)誤差，則可按下列步驟求得流出系數(shù)。
（1）判別粗大誤差
本實(shí)驗(yàn)測(cè)量次數(shù)較少，所以按ｔ分布的實(shí)際誤差分布范圍來(lái)判別粗大誤差較為合理。羅曼諾夫斯基準(zhǔn)則又稱ｔ檢驗(yàn)準(zhǔn)則，其特點(diǎn)是首先剔除一個(gè)可疑的測(cè)量值，然后按ｔ分布檢驗(yàn)被剔除的測(cè)量值是否含有粗大誤差。
根據(jù)羅曼諾夫斯基準(zhǔn)則，首先懷疑*測(cè)量值（實(shí)驗(yàn)編號(hào)為0）含有粗大誤差，將其剔除。然后根據(jù)剩下的11個(gè)測(cè)量值計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。
實(shí)驗(yàn)流出系數(shù)的算術(shù)平均值為：

并求得實(shí)驗(yàn)流出系數(shù)列的標(biāo)準(zhǔn)差（Ｖｉ＝Ｃｉ－Ｃ）。

選取顯著度α＝0．05，已知ｎ＝12，查表［4］得，Ｋ（12，0．05）＝2．33，則Ｋσ＝2．33×0．00271＝0．00631因｜Ｃ1－Ｃ｜＝｜1．0732－0．98542｜＝0．08778＞0．00631故｜Ｃ1－Ｃ｜＞Ｋσ，*測(cè)量值含有粗大誤差，應(yīng)予剔除（后面所有計(jì)算均將此數(shù)據(jù)剔除）。對(duì)剩下的11個(gè)測(cè)量值進(jìn)行判別，可知這些測(cè)得值不含粗大誤差。
在*次測(cè)量出現(xiàn)粗大誤差，原因很有可能是因離心泵剛啟動(dòng)，管道中水流并未達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)就開(kāi)始了標(biāo)定試驗(yàn)，而之后所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定。
因此，一定要耐心地等到水流穩(wěn)定后才可開(kāi)始進(jìn)行標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。

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