音速喷嘴法燃气表检定装置的不确定度分析与检定注意事项

<正>一、装置不确定度分析本文以检定家用膜式燃气表的音速喷嘴法燃气表检定装置(以下简称"装置")为例,对其不确定度和检定注意事项进行探讨。流经音速喷嘴的体积流量q_v可按下式计算:式中:q_v——通过音速喷嘴的体积流量;C_d——音速流喷嘴的流出系数;A_*——音速喷嘴喉部的截面积;C_*——气体的临界流函数;p_0——喷嘴前气体的绝对滞止压力;T_0——喷嘴前气体的绝对滞止温度;p——被检燃气表处的气体压力;T——被检燃气表处的气体温度;z——压缩系数;M——气体的摩尔质     

自力式压力调节阀在正压法音速喷嘴标准装置中的应用

保持喷嘴前滞止压力稳定是正压法音速喷嘴气体流量标准装置设计中的关键问题,本文中采用自力式压力调节阀对装置中压力进行调节控制,取得预期的效果.     

PVTt法微小气体流量标准装置

为解决我国微小气体流量值溯源问题,研制了用于对微小喉径的音速喷嘴进行量值传递的气体流量标准装置,该装置具有流量小、准确度高、范围宽等特点。     

用正压法气体流量装置标定活塞式气体流量校准器

活塞式气体流量校准器具有操作简单、测量效率高、无水银密封、易于携带和自动温压补偿功能等优点,在气体微小流量测量中,越来越受使用者的青睐.但目前国内尚无活塞式气体流量校准器的技术规范,对活塞式气体流量校准器的量值溯源还存在一些困难.针对这一情况,本文介绍了一种用临界流喷嘴作为传递标准实流校准活塞式气体流量校准器的方法,实验表明,用该方法可对活塞式气体流量校准器的量值进行有效验证,为解决活塞式气体流量校准器的量值溯源问题提供数据支撑.     

气体流量量值传递体系的建立及关键技术研究

气体流量是能源贸易结算、环境监测等诸多领域中的关键参数,其测量不确定度直接影响贸易公平和环境保护。气体流量基准装置是流量量值的源头,流量计是流量量值传递的载体。本项目自主研制了气体流量基准、标准装置,系统研究了流量计的计量性能,建立了完整的气体流量量值传递体系,显著提升了我国气体流量的计量水平。项目主要成果包括3个方面:将我国气体流量基准装置的测量不确定度水平提升了4倍,首次获得了国际气体流量领域的4项校准测量能力(CMC),测量结果获得国际互认,支撑主导中俄两国间的国际比对,保障能源国际贸易的开展。拓展了气体流量标准装置的测量能力,自主建立高压pVTt法气体流量原级标准装置、临界流音速喷嘴法次级标准装置和环道式涡轮流量计法工作标准装置,满足了高压气体流量量值溯源的迫切需求。综合采用理论、数值模拟及实验等不同研究方法对音速喷嘴流量计开展系统研究,成果显著提升了其测量结果可靠性,支撑相关国际标准的修订,极大提高了我国在该领域的国际学术地位。     

音速喷嘴喉径对边界层过渡影响研究

滞止压力0.1 ～2.5 MPa下,喉径1.921 ～12.444 mm范围内,21支音速喷嘴的518组流出系数测量结果表明:滞止压力对同一块音速喷嘴流出系数的影响可超过2.3％;2.721 mm音速喷嘴边界层的过渡出现在雷诺数0.48×106;喉径12.444 mm音速喷嘴的边界层过渡出现在雷诺数0.94 ×106,音速喷嘴边界层过渡雷诺数与喉径直接相关.基于测试结果,提出了流出系数与雷诺数之间的经验公式,该公式对流出系数预测偏差小于0.3％.此外,得到边界层过渡雷诺数与音速喷嘴喉径之间的经验公式,该公式外延到日本NMIJ-2013实验工况,预测结果与实验结果具有很好的一致性.     

音速喷嘴一元流动模型详解及其激波计算

针对文丘里音速喷嘴,阐述了如临界背压比等概念,指出了ISO 9300中背压比定义存在容易造成歧义的缺陷。然后基于一元等熵流动理论,从数学上证明了：当文丘里喷嘴喉部压力与上游滞止压力之比达到临界压比时,喉部产生音速,通过喷嘴的质量流量达到最大值;推导了实际条件下喷嘴的流量公式,导出的流量公式相较于ISO 9300给出的相应公式,增加了喉部状态参数下的压缩性系数修正项■。最后从气体动力学基本方程出发,讨论了在较大背压比范围内,喷嘴扩散段中产生激波的机理,给出了激波产生的位置、激波前、后的压力和马赫数的一元流动计算模型,并运用数值模拟方法对计算结果进行了验证,同时还与Craig A的实验数据作了对比。对最小出口压比对比的结果显示,一元流动模型与实验数据的最大误差≤17%。     

基于音速喷嘴检测流量的连续配气系统校准方法的研究

介绍了基于音速喷嘴检测流量的连续配气系统（以下简称气体分割器）的工作原理和特点,研究气体分割器的校准装置和校准方法,通过对装置进行不确定度分析,探讨用该方法解决气体分割器校准的可行性。     

音速喷嘴法气体流量标准装置采样误差分析

音速喷嘴法气体流量标准装置用于气体流量计的检定,通过采集被测流量计和温度变送器、压力变送器的输出信号得出被测流量值,与流过音速喷嘴的标准流量值相比较得出流量计检定误差。该类装置常用电流采样和脉冲采样两种信号采样方式,在信号采样过程中不可避免地引入了采样误差。文章以国内常用的音速喷嘴法气体流量标准装置为例,从理论上分析了电流采样误差和脉冲采样误差的来源,提出了减小采样误差的方法,并通过实验进行了验证。     

音速喷嘴气体流量标准装置应用的试验研究

依据音速喷嘴独特的临界流状态测量原理,通过试验数据分析,阐述温度、压力的波动对流量测量的影响趋势和影响程度;同时,空气湿度的存在造成通过音速喷嘴的实际流量较相同条件下干空气的流量小,且其影响随着湿度的增加而增加,用作传递标准时必须进行湿度修正才能保证测量准确度;通过气体状态方程的理论推导,表明通过音速喷嘴的体积流量与被检流量计的体积流量状态一致。最后,对音速喷嘴流量标准装置的设计和使用提出了相关的技术建议。     

移动实验室气体流量标准装置的研制

正随着市场需求的变化,气体类流量标准装置的研究重点也朝着移动实验室、客户现场甚至在线标定的方向发展。基于市场需求和该类装置发展现状,江苏省质量技术监督气体流量计量检测中心与株式会社OVAL共同研制了基于临界流音速喷嘴法的移动实验室气体流量标准装置(以下简称"装置")。一、装置核心设计1.标准器装置采用0.2级音速喷嘴作为标准器,整体扩展不确定度Ur=0.3%(k=2)。音速喷嘴可以溯源到国     

临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置检校装置的研制

文章研制的标准器组中所包含的高精度气体罗茨流量计、含有温压补偿的标准器可完成各个喷嘴装置之间瞬时流量或累计流量量值的比对工作,且与被校准装置连接方便,大大提高了实验效率,最大流量为1 300 m3/h。次级标准器还可测试喷嘴装置在最大流量下工作时其临界背压比能否满足要求,从而保证了喷嘴装置的流量测量范围。本标准器组是在喷嘴装置检定、校准和比对工作过程中不断探索、优化的结果,对喷嘴装置的检定、校准、比对工作及准确的量值溯源等都具有非常重大的意义。     

浅析音速喷嘴装置中喷嘴间的相互影响

目前采用音速喷嘴作为传递标准的气体流量标准装置被国内外检测机构广泛使用。在使用时,将根据需要的流量使用单个或多个喷嘴组合。与国外音速喷嘴的实际应用相比较,国内装置在喷嘴的安装方式、结构排列和上游设计方面多有不同。在对装置进行不确定度评定时,需要考虑喷嘴间相互影响(包括数量和位置等)对流量不确定度的影响。本文基于国内两套音速喷嘴法气体流量标准装置,利用单个、多个喷嘴的组合,测得两组相近流量点下涡轮流量计仪表系数,计算出不同组合的仪表系数偏差。本文考虑了实验时各组实际体积流量差值的影响,利用曲线拟合的方法,拟合出涡轮流量计仪表系数特性曲线,给出拟合方程式。将流量不同带来的影响剔除,最终给出喷嘴间相互影响带来的偏差,两套装置得出由此影响带来的不确定度为0.02%和0.07%。因此,在对音速喷嘴装置进行不确定度分析时应考虑这一分量。此外,通过相近流量不同喷嘴的组合对流量计进行检测,可以发现和找出喷嘴的问题,也是一种装置期间核查的好办法。     

喷嘴安装方式对喷嘴装置测量结果的影响

目前国内的音速喷嘴装置喷嘴安装方式包含两种,一种是管道式安装,一种是开放大空间(滞止容器)安装。本文旨在分析音速喷嘴两种安装方式对测量结果的影响。对音速喷嘴气体流量标准装置两种安装方式进行流量稳定性、重复性试验,选取DN25罗茨流量计和DN25涡轮流量计进行试验。对大量试验数据进行了分析,剔除重复性的影响,喷嘴前端直管段和开放大空间对仪表系数和流出系数的影响不超过0. 02%。     

DN600大口径气体流量标准装置的工艺设计研究

<正>为了向山西省"气化山西"战略实施提供技术支撑,有效推进四气(天然气、煤层气、焦炉煤气、煤制气)合一工作,同时向企业提供过程检测、气体能源计量等气体流量计的量值传递与溯源服务,山西省计量院积极开展了"DN600大口径气体流量标准装置"的研制,该装置采用音速喷嘴法和标准表法兼顾的工作方式,既可满足科学研究需要的高准确度,又可满足日常检定的工作效率需要,同时具有较好的节能经济性。装置的流量范围为(1~15000)m3/h,音速喷嘴法系统不确     

恒流装置校准活塞气体流量计的方法研究

针对干活塞气体流量计连续测量瞬时流量采用的间断工作方式会造成较大的流场阻力波动,为消除阻力波动对干活塞气体流量计准确校准的影响,研究两种恒流法(体积管气体流量标准装置配合调压阀、皂膜气体流量标准装置传递恒流泵)的校准方法,得到满意的干活塞气体流量计校准结果。恒流泵传递比较法把皂膜气体流量标准装置和干活塞气体流量计在量值溯源图上联系起来,是对气体小流量量值溯源体系的有效补充。     

音速喷嘴法气体流量标准装置应用研究

正负压法音速喷嘴气体流量标准装置在国内外普遍用于检测气体流量计。该装置通过配套多个操作台位,组合采用多个音速喷嘴作为标准表的方式实现宽量程流量检测范围。考虑了温度、压力等影响因素,提高了检测的准确度。同时采用先进真空发生设备以保证特小流量检测的准确性。实验表明,该标准装置能满足各     

音速喷嘴气体流量标准装置测量不确定度评定

各种流量计从研制到使用，必须对其特性进行研究，对其标称的流量性能进行试验，并给出试验结果。这些试验研究工作都需要在流量标准装置上进行。因此，流量标准装置的不确定度直接关系到试验结果的水平，对其研究是非常必要的。用临界流文丘利喷嘴做为流量标准，用比较法原理对流量计进行检定和校准，音速喷嘴法气体流量标准装置可对各种气体流量计的检测和校准，并对其检定和校准结果的不确定度进行评定。     

质量流量控制器动态配气装置量值溯源方法分析

质量流量控制器动态配气装置,其配气重复性好、响应度快,可以实现高精度的连续自动化配气。文章首先讲述了流量比混合法动态配气原理和质量流量控制器(MFC)动态配气装置原理,并介绍了将质量流量控制器动态配气装置中各个质量流量控制器流量溯源于上级电子皂膜流量标准装置的量值溯源方法。通过校准质量流量控制器后,以气相色谱仪对氮中一氧化碳有证标准物质和质量流量控制器动态配气装置配制气数据分析结果为验证依据的试验方法,得出现有量值溯源方法下仍会引入一定配气误差,为保证配制标准气体精度,给出基于现有量值溯源方法的新的建议。     

一种音速喷嘴气体流量标准装置期间核查方法

<正>一、利用喷嘴组合对音速喷嘴法气体流量标准装置进行核查目前较常用的期间核查方法都需要存在量值长期稳定的核查标准,由于喷嘴装置的计量标准器和被测对象均为非实物量具的测量仪器,如果对于该被测参数来说,不存在可以作为核查标准的实物量具,应当将计量标准器稳定性考核的结果作为证明其量值稳定的依据。喷嘴作为音速喷嘴流量标准装置的计量标准器,检定周期一般为5年,其稳定性直接影响整个装置的计量性能。在这期间,需定期采取经济、简便的方式