《液体流量标准装置稳压管设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液体流量标准装置稳压管设计（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、液体流量标准装置稳压罐的设计作 者：付 涛液体流量标准装置稳压罐的设计摘要 针对液体流量标准装置，从提高装置不确定度等级和改进装置流量稳定性方面出发，开展研究。主要内容包括:分析影响装置不确定度的主要因素，并针对目前存在的问题进行改进;研究装置流量稳定性的评估方法，探索由管道中压力值反映流量变化的可行性，并进行实流实验;对影响流量稳定性的装置关键部件稳压罐进行理论分析和计算。 本文主要完成了以下工作: 1.针对影响静态质量法水流量标准装置不确定度的主要因素，提出了解决办法。 2.对流量装置检定规程中流量稳定性评估方法进行了比较分析。3.对稳压罐进行了分析和计算，并对DN32mm入口稳压罐的结构
2、和尺寸 进行了详细设计。关键词:流量标准装置;流量稳定性;不确定度;稳压罐。章节安排论文各部分组织结构如下:第一章绪论。在对流量标准装置进行介绍的基础上，分析了水流量标注装置的研究现状，分析了影响水流量标准装置性能的主要因素。第二章水流量标准装置稳压罐分析及理论计算。对稳压容器的多种形式进行了分析，根据水泵出口条件计算了稳压罐外形尺寸，及多孔隔板的面积比、孔径大小及孔距等。第三章总结与建议。对课题所完成的各项工作进行简要总结，并对今后研究工作开展的方向和主要解决的问题提出建议。第一章绪论1.1流量标准装置概述 流量计量是计量科学的重要组成部分。流量计量与测试技术在贸易结算、能量计量、过程控制、
3、环境保护、医药卫生等方面起到了重要作用。近年来随着西气东输、南水北调等国家重点工程的启动，全社会对流量计量与测试技术的要求越来越高。因此研究和探索满足各种使用条件的流量测试技术并提高测量准确度就成为科研工作者的重任。 流量计量是实现流量单位统一，量值准确可靠的活动，它包括:研究适应不同情况下的流量测量方法及相应的流量计量仪表;建立流量检定、校准装置;确定国家流量量值传递系统;进行流量标准装置的国际比对及国内比对;制定流量标准装置及流量计检定规程，实施流量计检定及校准等。 在测量流量时所选用的流量计，除要满足使用条件外，还要考虑很多其他因素，如流量范围、准确度、抗干扰、压力损失、耐腐蚀性、防爆、
4、价格等。为适应不同介质和环境条件，不同使用要求，各种计量仪表应运而生。据统计流量计种类达100余种，而且每种流量计都有其独特的应用价值。 为保证流量仪表质量，在计量系统和各流量计生产企业均建立了不同介质、不同范围、不同精度的流量标准装置。因此流量标准装置的研究、建立和应用也是流量计量和测试技术发展的主要环节，目前己引起国内外的普遍重视。1.1.1流量计量器具量值传递系统 流量计量器具传递单位量值的程序和准确度都是有检定系统规定的。流量单位量值是按照不同准确度的计量器具所组成的不连续的等级进行的。每一相邻的等级必须遵循不相等的原则，即i+1 i。其中，为流量复现的准确度，i为准确度等级序号。 一
5、等液体流量标准装置(又称工作基准器组)不确定度为( 0.030.05 )%；二等液体流量标准装置不确定度为(0.10.2 )%；三等液体流量标准装置不确定度为0.5。一等液体流量标准装置是由国家基准器用直接比较法进行量值传递;二、三等液体流量标准也可以用直接比较法检定，也可用质量法或容积法直接比较的方法进行检定和标定。上述标准的检定都是根据JJG 164-2000液体流量标准装置检定规程方法进行。1.1.2流量标准装置分类目前人们对流量标准装置分类的认识不一，常见分类方法有:按测量方法分为静态法和动态法;按稳压源种类分为水塔稳压法、容器稳压法和调频法;按计量器具分为称重法、容积法和标准表法;按
6、标准装置分为原始标准和传递标准;按测量介质分为水、气、油其它介质等。 原始标准装置(也称一次标准)，是依据流量的基本定义予以实施的装置，即容积V或质量m作为原始度量依据，结合时间t测量，可以得到体积流量或质量流量。 传递标准装置(又称次级标准)一般是通过原始标准流量装置进行量值传递，具有良好重复性及稳定性的流量计。采用这种经传递的标准流量计实现现场流量计校验，它是原始标准和现场工作流量计之间的中间环节，以此可以避免原始标准流量装置频繁使用，保证原始标准的高准确度。另一方面，在使用中，传递标准装置要比原始标准装置简单、方便，提高了工效。但是，传递标准装置需要定期进行周检，这样才能保证传递标准的准
7、确度和可靠性。1.1.3流量标准装置用途（1）作为流量单位量值统一与传递标准，确保各地区和部门的流量量值统一在一个标准量值上。（2）进行标准流量计的型式、性能实验研究，确定准确度等级、流量范围度、承受过载能力、仪表可靠性与寿命、重复性等。另外，研究仪表动态特性，以便对仪表进行合理设计，进一步考虑仪表适应的环境条件。（3）研究参比条件和实际使用条件之间的差异对仪表准确度影响，采用合理的介质换算和修正方法。（4）做仲裁工作。（5）制定国家(或企业)标准和计量检定规程时，研究测试方法并进行数据验证。（6）进行国内外比对工作，确定系统不确定度、修正量值。1.2水流量标准装置研究现状1.2.1水流量标准
8、装置结构和原理（1）静态质量法水流量标准装置的结构和原理静态质量法水流量标准装置的结构如图1-1所示。其工作原理是:按要求将被检流量计安装到实验管路中，启动水泵，将水池中的水抽入稳压罐，当流量稳定后，依次开启检定管线上气动球阀和调节阀，使水经过被检流量计、换向器和旁通管路流入水池;开始检定时，操作调节阀将流量调至所需流量后，启动换向器使水由旁通管路换入称量容器，同时触发计时、计数系统开始记录被检流量计示值和测量时间:当达到预定水量时，操作换向器，使水由称量容器换入旁通管路，同时停止流量计和计时器信号记录;比较电子秤的称量值和被检流量计的输出流量值，从而确定被检流量计的计量特性。 图1-1根据工
9、作量器测量的液体质量和测量时间计算瞬时质量流量: qm=式中: qm瞬时质量流量，kg/s; m测量时间内称量容器内的液体质量，kg; t 测量时间，s; cf一浮力修正系数。 (2)标准表法液体流量标准装置结构和原理 标准表法水流量标准装置一般由标准表、实验管路、循环系统、稳压系统、控制设备、数据采集处理系统等组成，如图1-2所示，由于不使用工作量器所以工作效率较高，涡轮流量计和电磁流量计因其性能优势多被当作标准表使用。装置在静态质量法基础上稍加改动即可，但检定周期较短，一般静态质量法检定周期为三年，标准表法多为一年或更短(和标准表的准确度有关)。流量计检定时，首先按照被检流量计的检定流量点
10、，打开己选标准表前后的阀门及被测流量计的切断阀，然后用调节阀将流量调节到检定流量点，稳定一段时间。然后开始测量，测量开始后同时记录已选标准表和被检表的输出值，经过一定时间后同时停止记录。比较两者测量的流量值，从而确定被检流量计的计量性能。图1-2标准表法水流量标准装置基于流体力学连续性方程，以n个电磁流量计为标准器，使水在某个流量连续通过电磁流量计和实验管路，此时标准表法水流量标准装置给出的瞬时体积流量按下式计算:其中:qv瞬时体积流量，m3/h; qw第w台电磁流量计的流量。m3/h标准表法水流量标准装置的累计体积流量按下式计算:QV=qvt其中: Qv ：累积流量，m31.2.2静态法水流
11、量标准装置主要性能指标静态质量法流量源恒压，流量稳定，测量精度较高。随着计算机技术和微电子器件的不断发展，流量计在其测量准确度、灵敏度和可靠性程度上有了质的飞跃。对于流量计量来说，各种流量标准装置是实施计量服务的主要手段，其功能、精度与先进程度就显得至关重要。因此对流量计检定装置提出了更高的要求。流量装置的准确度作为装置最主要的性能指标，己受到了广泛重视，流量计量与测试工作者把追求高准确度当成目标，流量标准装置的准确度已达到了很高的水平。流量装置的准确度，有0.05%、 0.1%、0.2%、0.5%等几个等级，我国专门颁布了流量标准装置检定规程。由流量基本定义，只有流量在整个流动过程中保持恒定
12、的条件下才有可能用代替，从而才具有直接测量V和t的可能，只有在提高装置循环系统稳定性的条件下才有实效。凡是以动能、动量、动量矩的原理设计开发的流量计，在建立基本方程式时.都是假定液体处于稳定流(定常流)的状态中，是由稳定流动的伯努利方程和连续性方程式导出。装置流量不稳定会造成流量仪表常数(或系数)严重偏离真值。装置的流量稳定性是很重要的一个参数。在超声、涡轮、涡街和电磁流量计检定规程中，都规定重复性为基本允许误差的1/31/5，如果流量标准装置流量稳定性没有量化要求，是很难满足被检流量计重复性要求的。如果规定重复性不超过相应准确度等级规定的最大允许误差的1/5，例如0.2级超声流量计，重复性应
13、是0.04%,若装置流量稳定性不佳就很难满足这个要求。流量标准装置准确度等级及流量稳定度规定如表1-1所示.表1-1流量稳定性会导致流量量值不能统一和准确一致。有的装置扩展不确定度为0.05%,而流量 稳定性却是0.2%0.3%，但也有的装置有0.05%甚至更高的流量稳定性，这就会给流量量值的统一、准确一致带来较大影响，可能会造成流量量值的混乱.根据流量装置检定流量计对象的不同，应规定其流量稳定性(重复性)等于或小于流量计的重复性指标。1.2.3水流量标准装置性能影响因素水流量标准装置的性能主要由准确度(不确定度)、重复性和稳定性决定。评定不确定度，是为了得到整个测量(检定、测试或校准)过程的
14、统计学规律，由观测列的统计分析评定出的被测量值的分散程度。标准不确定度，是对包含“标准装置”和“被测对象”在内的整个测量来讲的，是对测量结果离散性的评定。标准不确定度，受被测量值变化的影响，而标准装置的重复性与工作中被测量值无关。装置的不确定度由装置中各个环节的不确定度合成得到，装置中每一个环节的不确定度都会影响整个装置的性能，其中主要的影响因素为由计时器决定的时间测量不确定度、由衡器决定的液体质量测量不确定度和由换向器引起的给出流量的不确定度。评定标准装置的重复性，是为了考核标准装置的变化，通过对某一不变量的多次独立测量，使用统计数据的方差来表征测量仪器(标准装置)显示值的分散程度。标准装置
15、重复性的测量，是以一个“不变的量”作为基础，对“装置”进行评估，由于在现实中不存在绝对不变的量，所以，应采用变化量小于“装置”允许最大变化量的1/51/10的量值，作为评定重复性的那个“不变的量”。不确定度形成的机理是测量设备、测量环境、测量人员、测量方法和被测对象。而标准装置的重复性则只包含测量设备本身的影响。不确定度包含标准装置的重复性，标准装置重复性的评定值，一般会小于标准不确定度的评定值。装置流量稳定性反映流量随时间变化的程度，由于电网供电参数波动或液泵本身性能而引起的液泵出口压力变化，产生流量波动，对流量测量带来一定的误差。按照流量标准装置检定规程，装置不确定度主要由时间、换向器、电子秤决定：只要选择了良好的换向器、电子秤和时间测量仪表，装置达到较好的不确定度是比较容易的。但流量稳定性则不容易。因稳定性与许多因素有关。以往主要是重视压力稳定，其实与水泵、管道、阀门、自动调节系统都有密切关系。装置流量稳定性，很大程度上取决于压力源的稳定程度。怎样解决液体流量标定装置的稳压问
