插入式流量計的校驗方法

點流型插入式流量傳感器的測量頭從本質(zhì)上來說是**速傳感器，它的輸出信號實際上與插入點的流速成一定比例關(guān)系。所以，點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)，*先在校驗裝置上測得測量頭的儀表系數(shù)Ko(流速儀表系數(shù)，單位為1/m)，然后再根據(jù)應(yīng)用現(xiàn)場的流體及管道條件確定速度分布系數(shù)，阻塞系數(shù)，干擾系數(shù)和管道橫截面面積推算流量計的儀表系數(shù)K(流量儀表系數(shù)，單位為1/m3)。

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

1)它僅需校驗幾種有限規(guī)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(shè)備易解決，日常校驗費用低廉，可從根本上解決大口徑流量儀表在校驗設(shè)備和校驗費用上的難題。

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

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

2、流速計法校驗設(shè)備和校驗方法

（1）液體 對于液體.流速儀表系數(shù)的校驗設(shè)備為直線水槽，它包括水槽和測量車，如圖11-5所示。為了能保證大流速校驗時有足夠的測量時間，水槽槽體的尺寸應(yīng)滿足:

水槽測量段長度不小于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.

測量車車速范圍為0.035一3.5m/s連續(xù)控制可調(diào);車速測量誤差不大于±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上，測量車在水槽兩側(cè)的軌道上移動，測量車的移動速度就代表水流標準流速，變化各種車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(shù)。

（2）氣體 對于氣體，流速儀表系數(shù)的校驗設(shè)備為低速風洞，它主要由收縮段、試驗段、擴散段和驅(qū)動裝置(風扇)等組成，如圖11-6所示。

將被校驗的測量頭固定在風洞試驗段上，風扇產(chǎn)生一定流速的氣流吹過被檢測量頭，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(shù)。

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

3、流量計法

流量計法是對整個插入式流量傳感器，包括測量頭、插入桿、插入機構(gòu)、轉(zhuǎn)換器和測量管道進行校驗，即把插入式流量計看成一臺滿管式流量計在流量標準裝置上標定求得儀表系數(shù)。所以其校驗設(shè)備和方法和校驗滿管式流*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)*先，從上面的分析可以看出，流量計法是一直觀、簡便的方法。而且在現(xiàn)場使用條件(主要是管道內(nèi)的流速分布)與實驗室條件相符合時，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(shù)后，還要進行速度分布系數(shù)、阻塞系數(shù)和干擾系數(shù)的修正.而且目前要高精度地估計這些系數(shù)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*大優(yōu)點就是僅須對測量頭的儀表系數(shù)進行實流標定，而測量頭的校驗設(shè)備可以是中小型的，無須建造大型流量標準裝置，因此，無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*低廉的流量計。而用流量計法校驗插入式流量儀表，會使儀表的生產(chǎn)成本變得很高，對有些大口徑儀表目前甚至無法校驗。

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

4)流速計法校驗的儀表精度主要取決于幾個修正系數(shù)，其中*主要的是流速分布系數(shù)a。管內(nèi)流速分布是流體力學學科的一個專題，目前已積累很豐富的資料，但由于現(xiàn)場使用條件*為復雜，要定量確定流速分布系數(shù)的誤差還比較困難。所以，在流速分布系數(shù)上，流量測量和流體力學工作者仍有大量工作要做。阻塞系數(shù)與傳感器的具體結(jié)構(gòu)有關(guān)，應(yīng)該是儀表生產(chǎn)廠家的任務(wù)。要得到高精度的阻塞系數(shù)數(shù)據(jù)，應(yīng)建立在大*實驗的基礎(chǔ)上。

干擾系數(shù)是流速計法和流量計法所共有的修正系數(shù)，它是全部修正系數(shù)中變化*復雜，也是現(xiàn)場應(yīng)用中*迫切需要解決的一個系數(shù)。國內(nèi)學者已做了部分試驗，得到幾種典型阻流件的干擾系數(shù)如表11-3所示，使用時可參考，更詳細的數(shù)據(jù)有待進一步試驗研究。