插入式流量計的校驗方法

點(diǎn)流型插入式流量傳感器的測量頭從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是一流速傳感器，它的輸出信號實(shí)際上與插入點(diǎn)的流速成一定比例關(guān)系。所以，點(diǎn)流型插入式流量計的校驗方法有流速計法和流量計法兩種。

1、流速計法

所謂流速計法，是僅僅校驗點(diǎn)流型插入式流量傳感器的測量頭，把測量頭作為一臺流速計來(lái)校驗的方法。對于頻率輸出型測量頭(如插入式渦輪和插入式渦街流量計)，首先在校驗裝置上測得測量頭的儀表系數Ko(流速儀表系數，單位為1/m)，然后再根據應用現場(chǎng)的流體及管道條件確定速度分布系數，阻塞系數，干擾系數和管道橫截面面積推算流量計的儀表系數K(流量?jì)x表系數，單位為1/m3)。

流速計法有許多優(yōu)點(diǎn)，應該是點(diǎn)流型插入式流量計校驗的主要方法，應普遍推廣使用。

1)它僅需校驗幾種有限規格的測量頭(一般僅2-3種口徑)，且為中小口徑(一般小于80mm).校驗設備易解決，日常校驗費用低廉，可從根本上解決大口徑流量?jì)x表在校驗設備和校驗費用上的難題。

2)流速計法各修正系數有豐富的參考資料，雖然目前還存在一些難題，但國內外的流量測量及流體力學(xué)工作者正在努力解決，而且是富有成果的。

3)在長(cháng)期校驗資料的積累下有望實(shí)現標準化(即只要測量頭幾何參數相同或相似，就可確定其儀表系數而無(wú)需逐臺校準)。

2、流速計法校驗設備和校驗方法

（1）液體 對于液體.流速儀表系數的校驗設備為直線(xiàn)水槽，它包括水槽和測量車(chē)，如圖11-5所示。為了能保證大流速校驗時(shí)有足夠的測量時(shí)間，水槽槽體的尺寸應滿(mǎn)足:

水槽測量段長(cháng)度不小于60m;

水槽測量段寬度不小于1.8m;

水槽測量段深度不小于1.5m.

測量車(chē)車(chē)速范圍為0.035一3.5m/s連續控制可調;車(chē)速測量誤差不大于±0.01 m/s。

校驗方法為:將流量計測量頭牢固地固定在測量車(chē)上，測量車(chē)在水槽兩側的軌道上移動(dòng)，測量車(chē)的移動(dòng)速度就代表水流標準流速，變化各種車(chē)速求得流速與儀表信號的關(guān)系，從而確定測量頭的流速儀表系數。

（2）氣體 對于氣體，流速儀表系數的校驗設備為低速風(fēng)洞，它主要由收縮段、試驗段、擴散段和驅動(dòng)裝置(風(fēng)扇)等組成，如圖11-6所示。

將被校驗的測量頭固定在風(fēng)洞試驗段上，風(fēng)扇產(chǎn)生一定流速的氣流吹過(guò)被檢測量頭，氣流的標準流速一般用皮托管測量確定，改變氣流流速求得流速與儀表輸出信號之間的關(guān)系，從而確定測量頭的流速儀表系數。

如果流量計生產(chǎn)廠(chǎng)家不具備直線(xiàn)明槽和低速風(fēng)洞，也可以用圓管流量標準裝置進(jìn)行測量頭的校驗，但是必須確定圓管流量標準裝置試驗段的速度分布系數和阻塞系數。

3、流量計法

流量計法是對整個(gè)插入式流量傳感器，包括測量頭、插入桿、插入機構、轉換器和測量管道進(jìn)行校驗，即把插入式流量計看成一臺滿(mǎn)管式流量計在流量標準裝置上標定求得儀表系數。所以其校驗設備和方法和校驗滿(mǎn)管式流最計完全一樣。這里不再介紹。

4、流速計法和流量計法的比較

1)首先，從上面的分析可以看出，流量計法是一直觀(guān)、簡(jiǎn)便的方法。而且在現場(chǎng)使用條件(主要是管道內的流速分布)與實(shí)驗室條件相符合時(shí)，流量計法可以獲得很高的測量精確度。如果按照我國大口徑水流量標準裝置精確度為±0.2%一±0.5%,則儀表的測量精確度可達±0.5%一±1%。而流速計法在得到測量頭的流速儀表系數后，還要進(jìn)行速度分布系數、阻塞系數和干擾系數的修正.而且目前要高精度地估計這些系數是有困難的，所以使得流速計法校驗得到的儀表測量精度要低于流量計法。一般，用流速計法校驗，測量頭的精確度可優(yōu)于±1%，而整套流量計的測量精度為±2.5%一±4%。

2)流速計法的最大優(yōu)點(diǎn)就是僅須對測量頭的儀表系數進(jìn)行實(shí)流標定，而測量頭的校驗設備可以是中小型的，無(wú)須建造大型流量標準裝置，因此，無(wú)論是校驗裝置的建造費用還是儀表的日常標定費用都比較低廉。采用流速計法校驗的插入式流量計是各種大口徑流量計中生產(chǎn)成本和運行費用最低廉的流量計。而用流量計法校驗插入式流量?jì)x表，會(huì )使儀表的生產(chǎn)成本變得很高，對有些大口徑儀表目前甚至無(wú)法校驗。

3)盡管流量計法校驗無(wú)須了解管內流速分布，但顯然流速分布的變化會(huì )使流量計法標定的儀表系數偏離實(shí)際的儀表系數。造成現場(chǎng)使用時(shí)管內流速分布變化的因素是很多的，如現場(chǎng)直管段長(cháng)度不足而造成阻流件后流場(chǎng)畸變;由于現場(chǎng)流體介質(zhì)的積垢、腐蝕等原因引起的管壁粗糙度變化造成的流場(chǎng)變化;管道尺寸及形狀的偏差等等，使得實(shí)驗室標定得到的儀表系數與現場(chǎng)實(shí)際儀表系數發(fā)生偏離是難以避免的。所以，要保持實(shí)驗室標定的儀表精度，在現場(chǎng)使用時(shí)還應嚴格控制現場(chǎng)使用條件。

4)流速計法校驗的儀表精度主要取決于幾個(gè)修正系數，其中最主要的是流速分布系數a。管內流速分布是流體力學(xué)學(xué)科的一個(gè)專(zhuān)題，目前已積累很豐富的資料，但由于現場(chǎng)使用條件極為復雜，要定量確定流速分布系數的誤差還比較困難。所以，在流速分布系數上，流量測量和流體力學(xué)工作者仍有大量工作要做。阻塞系數與傳感器的具體結構有關(guān)，應該是儀表生產(chǎn)廠(chǎng)家的任務(wù)。要得到高精度的阻塞系數數據，應建立在大最實(shí)驗的基礎上。

干擾系數是流速計法和流量計法所共有的修正系數，它是全部修正系數中變化最復雜，也是現場(chǎng)應用中最迫切需要解決的一個(gè)系數。國內學(xué)者已做了部分試驗，得到幾種典型阻流件的干擾系數如表11-3所示，使用時(shí)可參考，更詳細的數據有待進(jìn)一步試驗研究。