孔口流量計(jì)校準(zhǔn)裝置的研制及其校準(zhǔn)方法的探討

艾提亞·馬合熱木

[摘 要]隨著環(huán)保力度的加大，大氣采樣器的標(biāo)準(zhǔn)器——孔口流量計(jì)的校準(zhǔn)需求越來(lái)越多。而針對(duì)孔口的校準(zhǔn)卻沒(méi)有相應(yīng)的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)。新疆計(jì)量院針對(duì)性的建立了標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，對(duì)孔口流量計(jì)的負(fù)壓進(jìn)行修正，對(duì)孔口流量計(jì)的流量和壓力修正項(xiàng)之間的關(guān)系進(jìn)行線性擬合，得到流量計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)曲線并評(píng)價(jià)其精度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到了較好的校準(zhǔn)結(jié)果，表明了校準(zhǔn)方法的可行性和可靠性。

[關(guān)鍵詞]孔口流量計(jì)；校準(zhǔn)方法；標(biāo)準(zhǔn)裝置；線性擬合；精度

中圖分類號(hào)：X851 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）02-0247-01

1 概述

新疆范圍內(nèi)石油、化工企業(yè)眾多，大大小小近百家熱電廠遍布全疆各地州。一直以來(lái)，新疆的大氣環(huán)境都承受著巨大的壓力。隨著西部大開(kāi)發(fā)的進(jìn)程的深入和大氣環(huán)境的綜合治理的加強(qiáng)，用于檢測(cè)總懸浮顆粒物的大氣環(huán)境采樣器越來(lái)越多，而其中所使用的標(biāo)準(zhǔn)器（孔口流量計(jì)）的計(jì)量校準(zhǔn)需求也日益增加。對(duì)此，筆者學(xué)習(xí)分析了標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，用于對(duì)孔口流量計(jì)的校準(zhǔn)工作。

2 標(biāo)準(zhǔn)裝置的研制

2.1 裝置的構(gòu)成

標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置采用重復(fù)性好的羅茨流量計(jì)和渦輪流量計(jì)作為主標(biāo)準(zhǔn)器，與被?？卓诹髁坑?jì)串聯(lián)在管路中，配備兩臺(tái)差壓變送器和兩臺(tái)溫度變送器，根據(jù)測(cè)量范圍選擇不同的管路。計(jì)算機(jī)同時(shí)采集被檢表和標(biāo)準(zhǔn)表的輸出的流量信號(hào)，并分別利用壓力和溫度值對(duì)流量進(jìn)行修正得到相應(yīng)的標(biāo)況流量，再進(jìn)行比較，得到被檢表指示流量值的誤差及儀表系數(shù)，通過(guò)多次測(cè)量得到被檢表的重復(fù)性。

2.2 技術(shù)參數(shù)

測(cè)量范圍：（2～200）m3/h；

裝置的擴(kuò)展不確定度：U=0.5%，k=2。

3 校準(zhǔn)方法

校準(zhǔn)步驟如下：

1）在規(guī)定的環(huán)境條件下，按HJ/T 368-2007 《標(biāo)定總懸浮微粒物采樣器用的孔口流量計(jì)》技術(shù)要求及檢測(cè)方法，將孔口流量計(jì)安裝在標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上。以空氣為檢定介質(zhì)進(jìn)行漏氣檢查，用橡皮墊堵住孔口流量計(jì)的孔口，開(kāi)啟抽氣泵，20秒內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)應(yīng)無(wú)讀數(shù)變化，否則，需檢查漏氣位置，排除漏氣故障，直至標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)無(wú)讀數(shù)變化。取下橡皮墊，進(jìn)行檢定。

2）在孔口流量計(jì)使用流量范圍內(nèi)，均勻選取7個(gè)點(diǎn)的流量值。啟動(dòng)抽氣泵，調(diào)節(jié)流量至每一選取點(diǎn)附近，維持流量不變，待羅茲流量計(jì)讀數(shù)為一整數(shù)值時(shí)，開(kāi)始計(jì)時(shí)，并記錄羅茨流量計(jì)初始讀數(shù)Vi，讀取并記錄羅茨流量計(jì)壓差值△P（Pa）和孔口流量計(jì)的孔口的壓差值△H（Pa），待羅茲流量計(jì)讀數(shù)至少增加1m3，終止計(jì)時(shí)，記錄羅茲流量計(jì)終止讀數(shù)Vf和測(cè)定時(shí)間（min）。重復(fù)上述步驟，逐一校準(zhǔn)所選7個(gè)流量點(diǎn)。

3）計(jì)算每一校準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)狀況流量。先由羅茨流量計(jì)讀數(shù)計(jì)算孔口流量計(jì)被校點(diǎn)通過(guò)的計(jì)量體積Vm：

如果任何一標(biāo)定點(diǎn)的PL值，超過(guò)±2%，則需按上述規(guī)定操作，重做該點(diǎn)數(shù)據(jù)，直至滿足要求為止。不能滿足要求者，為不合格品。

4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

對(duì)青島某公司生產(chǎn)的孔口流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，流量范圍：（80～130）L/min，準(zhǔn)確度等級(jí)：1級(jí)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)大氣壓力P1=93500Pa、環(huán)境溫度T1=293.65K。

將根據(jù)公式計(jì)算的修正項(xiàng)Y和標(biāo)態(tài)流量QN在Excel軟件中進(jìn)行線性回歸擬合，得到零點(diǎn)：A=2.2299，增益B=0.2537，相關(guān)系數(shù)R2=0.9983，即擬合函數(shù)為：Ycal=0.2537QN+2.2299，進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，見(jiàn)表2。

5 實(shí)驗(yàn)結(jié)論

通過(guò)計(jì)算處理，可以看出7個(gè)被校點(diǎn)的PL值均未超過(guò)±1%，校準(zhǔn)結(jié)果較好。孔口流量計(jì)流量準(zhǔn)確度首先要滿足總懸浮顆粒物采樣器流量傳遞的需要，總懸浮顆粒物采樣器要求采氣流量的波動(dòng)不大于5%；對(duì)于流量的計(jì)量傳遞，傳遞用的計(jì)量器具的準(zhǔn)確度需優(yōu)于被傳遞計(jì)量器具準(zhǔn)確度的兩倍以上。所以孔口流量計(jì)的準(zhǔn)確度為（1～2）%，能夠滿足要求。也說(shuō)明了校準(zhǔn)方法的可行性和可靠性。