插入式流量計(jì)的校驗(yàn)方法

點(diǎn)流型插入式流量傳感器的測(cè)量頭從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)是**速傳感器，它的輸出信號(hào)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(jì)的校驗(yàn)方法有流速計(jì)法和流量計(jì)法兩種。

1、流速計(jì)法

所謂流速計(jì)法，是僅僅校驗(yàn)點(diǎn)流型插入式流量傳感器的測(cè)量頭，把測(cè)量頭作為一臺(tái)流速計(jì)來(lái)校驗(yàn)的方法。對(duì)于頻率輸出型測(cè)量頭(如插入式渦輪和插入式渦街流量計(jì))，*先在校驗(yàn)裝置上測(cè)得測(cè)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(chǎng)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(jì)的儀表系數(shù)K(流量?jī)x表系數(shù)，單位為1/m3)。

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

1)它僅需校驗(yàn)幾種有限規(guī)格的測(cè)量頭(一般僅2-3種口徑)，且為中小口徑(一般小于80mm).校驗(yàn)設(shè)備易解決，日常校驗(yàn)費(fèi)用低廉，可從根本上解決大口徑流量?jī)x表在校驗(yàn)設(shè)備和校驗(yàn)費(fèi)用上的難題。

2)流速計(jì)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(guó)內(nèi)外的流量測(cè)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(zhǎng)期校驗(yàn)資料的積累下有望實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化(即只要測(cè)量頭幾何參數(shù)相同或相似，就可確定其儀表系數(shù)而無(wú)需逐臺(tái)校準(zhǔn))。

2、流速計(jì)法校驗(yàn)設(shè)備和校驗(yàn)方法

（1）液體 對(duì)于液體.流速儀表系數(shù)的校驗(yàn)設(shè)備為直線水槽，它包括水槽和測(cè)量車，如圖11-5所示。為了能保證大流速校驗(yàn)時(shí)有足夠的測(cè)量時(shí)間，水槽槽體的尺寸應(yīng)滿足:

水槽測(cè)量段長(zhǎng)度不小于60m;

水槽測(cè)量段寬度不小于1.8m;

水槽測(cè)量段深度不小于1.5m.

測(cè)量車車速范圍為0.035一3.5m/s連續(xù)控制可調(diào);車速測(cè)量誤差不大于±0.01 m/s。

校驗(yàn)方法為:將流量計(jì)測(cè)量頭牢固地固定在測(cè)量車上，測(cè)量車在水槽兩側(cè)的軌道上移動(dòng)，測(cè)量車的移動(dòng)速度就代表水流標(biāo)準(zhǔn)流速，變化各種車速求得流速與儀表信號(hào)的關(guān)系，從而確定測(cè)量頭的流速儀表系數(shù)。

（2）氣體 對(duì)于氣體，流速儀表系數(shù)的校驗(yàn)設(shè)備為低速風(fēng)洞，它主要由收縮段、試驗(yàn)段、擴(kuò)散段和驅(qū)動(dòng)裝置(風(fēng)扇)等組成，如圖11-6所示。

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

如果流量計(jì)生產(chǎn)廠家不具備直線明槽和低速風(fēng)洞，也可以用圓管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行測(cè)量頭的校驗(yàn)，但是必須確定圓管流量標(biāo)準(zhǔn)裝置試驗(yàn)段的速度分布系數(shù)和阻塞系數(shù)。

3、流量計(jì)法

流量計(jì)法是對(duì)整個(gè)插入式流量傳感器，包括測(cè)量頭、插入桿、插入機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)換器和測(cè)量管道進(jìn)行校驗(yàn)，即把插入式流量計(jì)看成一臺(tái)滿管式流量計(jì)在流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上標(biāo)定求得儀表系數(shù)。所以其校驗(yàn)設(shè)備和方法和校驗(yàn)滿管式流*計(jì)完全一樣。這里不再介紹。

4、流速計(jì)法和流量計(jì)法的比較

1)*先，從上面的分析可以看出，流量計(jì)法是一直觀、簡(jiǎn)便的方法。而且在現(xiàn)場(chǎng)使用條件(主要是管道內(nèi)的流速分布)與實(shí)驗(yàn)室條件相符合時(shí)，流量計(jì)法可以獲得很高的測(cè)量精確度。如果按照我國(guó)大口徑水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置精確度為±0.2%一±0.5%,則儀表的測(cè)量精確度可達(dá)±0.5%一±1%。而流速計(jì)法在得到測(cè)量頭的流速儀表系數(shù)后，還要進(jìn)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(jì)這些系數(shù)是有困難的，所以使得流速計(jì)法校驗(yàn)得到的儀表測(cè)量精度要低于流量計(jì)法。一般，用流速計(jì)法校驗(yàn)，測(cè)量頭的精確度可優(yōu)于±1%，而整套流量計(jì)的測(cè)量精度為±2.5%一±4%。

2)流速計(jì)法的*大優(yōu)點(diǎn)就是僅須對(duì)測(cè)量頭的儀表系數(shù)進(jìn)行實(shí)流標(biāo)定，而測(cè)量頭的校驗(yàn)設(shè)備可以是中小型的，無(wú)須建造大型流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，因此，無(wú)論是校驗(yàn)裝置的建造費(fèi)用還是儀表的日常標(biāo)定費(fèi)用都比較低廉。采用流速計(jì)法校驗(yàn)的插入式流量計(jì)是各種大口徑流量計(jì)中生產(chǎn)成本和運(yùn)行費(fèi)用*低廉的流量計(jì)。而用流量計(jì)法校驗(yàn)插入式流量?jī)x表，會(huì)使儀表的生產(chǎn)成本變得很高，對(duì)有些大口徑儀表目前甚至無(wú)法校驗(yàn)。

3)盡管流量計(jì)法校驗(yàn)無(wú)須了解管內(nèi)流速分布，但顯然流速分布的變化會(huì)使流量計(jì)法標(biāo)定的儀表系數(shù)偏離實(shí)際的儀表系數(shù)。造成現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)管內(nèi)流速分布變化的因素是很多的，如現(xiàn)場(chǎng)直管段長(zhǎng)度不足而造成阻流件后流場(chǎng)畸變;由于現(xiàn)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(yàn)室標(biāo)定得到的儀表系數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際儀表系數(shù)發(fā)生偏離是難以避免的。所以，要保持實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定的儀表精度，在現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)還應(yīng)嚴(yán)格控制現(xiàn)場(chǎng)使用條件。

4)流速計(jì)法校驗(yàn)的儀表精度主要取決于幾個(gè)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(xué)學(xué)科的一個(gè)專題，目前已積累很豐富的資料，但由于現(xiàn)場(chǎng)使用條件*為復(fù)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(cè)量和流體力學(xué)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(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上。

干擾系數(shù)是流速計(jì)法和流量計(jì)法所共有的修正系數(shù)，它是全部修正系數(shù)中變化*復(fù)雜，也是現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中*迫切需要解決的一個(gè)系數(shù)。國(guó)內(nèi)學(xué)者已做了部分試驗(yàn)，得到幾種典型阻流件的干擾系數(shù)如表11-3所示，使用時(shí)可參考，更詳細(xì)的數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步試驗(yàn)研究。