溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的影響及解決策略探討

史迎春??

摘要：文章分析了膜式燃?xì)獗淼暮x和工作原理，同時(shí)闡述了燃?xì)獗頇z定的方式與條件，最后圍繞溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的影響進(jìn)行分析，提出了一些有效解決策略。旨在科學(xué)管控溫度，確保膜式燃?xì)獗頇z定結(jié)果的精準(zhǔn)度。

關(guān)鍵詞：膜式燃?xì)獗?；溫度；檢定影響；解決策略

一、含義與工作原理

（一）含義

膜式燃?xì)獗碜鳛橐环N容積式流量計(jì)，被廣泛應(yīng)用在燃?xì)庥?jì)量工作中，整體應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，諸如：穩(wěn)定性能好、準(zhǔn)確度高、價(jià)格低廉且量程范圍寬廣等。眾所周知，用于結(jié)算貿(mào)易的計(jì)量器具在很大程度上影響著人們的經(jīng)濟(jì)效益，因而務(wù)必確保量值的準(zhǔn)確性，因?yàn)橹挥羞@樣才得以確保供氣和用氣雙方的權(quán)益。

（二）工作原理

將容積氣體流量計(jì)當(dāng)作燃?xì)獗?，其工作的原理是在氣體的利用下將表體內(nèi)流動(dòng)著的壓力差當(dāng)作是動(dòng)力，而后再由閥蓋、閥座等相對(duì)位置對(duì)氣體流向進(jìn)行分配與控制。兩個(gè)方向相同的氣體測(cè)量室構(gòu)成了燃?xì)獗砟ず校渲兴婕暗降拿恳粋€(gè)氣體測(cè)量室均是在一張柔軟膜片的利用下，分得兩個(gè)相同大小的計(jì)量室，隨后經(jīng)分配后的氣體按照一定秩序進(jìn)入四個(gè)大小等同的計(jì)量室中，并以此推動(dòng)膜片，使其發(fā)生自由擺動(dòng)，進(jìn)而在搖桿的作用下膜片組件帶動(dòng)雙曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，以此為閥蓋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)提供足夠動(dòng)力支撐，確保各個(gè)計(jì)量室內(nèi)均能完成充氣與排氣動(dòng)作，確保燃?xì)獗磉B續(xù)性運(yùn)轉(zhuǎn)。與此同時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)內(nèi)部存在的偏心轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪實(shí)際上是在齒輪單向計(jì)數(shù)器的應(yīng)用下開(kāi)始計(jì)數(shù)，并最終將燃?xì)獗砼艢饬匡@示在計(jì)算器上。若所有的皮膜都進(jìn)行了一次往復(fù)運(yùn)動(dòng)，那么其所排除的氣體便被稱作回轉(zhuǎn)體積。

二、檢定方式與條件

（一）檢定方式

用于檢定燃?xì)獗淼姆绞蕉喾N多樣，其中最為常見(jiàn)的便有兩種檢定方式，它們分別是標(biāo)準(zhǔn)表法、鐘罩法。相較于標(biāo)準(zhǔn)表法而言，鐘罩法無(wú)論是在穩(wěn)定性方面，還是在準(zhǔn)確度方面均表現(xiàn)好一些，因而在檢定燃?xì)獗憝h(huán)節(jié)傾向于應(yīng)用鐘罩法。

（二）鐘罩法檢定條件

首先是對(duì)檢定溫度進(jìn)行控制，即檢定溫度應(yīng)當(dāng)控制在20℃左右；當(dāng)燃?xì)獗淼淖畲罅髁吭?0m3/h以下時(shí)，則應(yīng)當(dāng)將其溫度誤差控制在2℃左右；當(dāng)燃?xì)獗碜畲罅髁繛?0m3/h之時(shí)，則應(yīng)當(dāng)將其誤差控制在5℃左右；當(dāng)大氣壓力在86—106kPa范圍內(nèi)時(shí)，相對(duì)濕度通常在45%—75%范圍內(nèi)。

（三）分析誤差來(lái)源

就具體膜式燃?xì)獗頇z定而言，應(yīng)當(dāng)根據(jù)溫度值、壓力值等檢定條件的不同，選擇不同公式計(jì)量估算出誤差值。結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)，燃?xì)獗頇z定工作需要很長(zhǎng)一段時(shí)間，且其中所涉及到的工作量也非常大，而要想在檢定環(huán)節(jié)提升工作效率，則應(yīng)當(dāng)按照檢定規(guī)范與要求，嚴(yán)格對(duì)檢定實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的壓力、溫度與濕度等條件進(jìn)行控制，并做好細(xì)節(jié)之處的管控工作，以此確保檢定結(jié)果精準(zhǔn)性。需注意的是，若檢定膜式燃?xì)獗硎褂玫臋z定方法為鐘罩法，那么應(yīng)當(dāng)注意除了鐘罩本身存在無(wú)法外，在流量點(diǎn)檢定時(shí)還存在著不規(guī)律誤差。

三、溫度影響

（一）計(jì)算誤差

首先是計(jì)算出燃?xì)獗韱未螠y(cè)量示值的誤差δ：

即，δ=Vm-Vrefvref

×100%（1）

式中可知，Vm代表燃表的示值，（L、dm3）；

Vref代表燃?xì)獗須怏w的實(shí)際值，（L、dm3）。

在具體的檢定環(huán)節(jié)，應(yīng)當(dāng)將標(biāo)準(zhǔn)器壓力、溫度以及燃?xì)獗砣肟趬毫?、溫度?dāng)作測(cè)量重點(diǎn)，隨后再對(duì)壓力、溫度等進(jìn)行修正。

即，Verf=Vs×PsaTmaPmaTsa

（2）

式中可知，Vs代表標(biāo)準(zhǔn)器的示值，（L、dm3）；

Psa代表標(biāo)準(zhǔn)器的壓力，（Pa）；

Tsa代表標(biāo)準(zhǔn)器熱力學(xué)的溫度，（K）；

Pma代表燃?xì)獗磉M(jìn)口處的壓力，（Pa）；

Tma代表燃?xì)獗磉M(jìn)口處的熱力學(xué)溫度，（K）

按照2012年國(guó)家有關(guān)部門(mén)出臺(tái)的《膜式燃?xì)獗淼臋z定規(guī)程》的指示，若是燃?xì)獗硖帨囟韧瑯?biāo)準(zhǔn)器溫度之間的差值小于或等于0.5℃，壓力修正的差值小于或等于±0.2%之時(shí)，那么便不需要進(jìn)行壓力與溫度修正，如此單次測(cè)試示值的誤差（1）式便可以簡(jiǎn)化成：

δ=Vm-Vsvs×100%（3）

鑒于燃?xì)獗頇z定所需時(shí)間較長(zhǎng)，要想從中提升檢定工作效率，便要求在具體檢定環(huán)節(jié)有效控制壓力、溫度和濕度，科學(xué)計(jì)算出誤差，并將原有的Vref替換成Vs。

（二）具體影響

這里所提到的氣體實(shí)質(zhì)上指的是可壓縮流體，無(wú)論是膨脹性，還是壓縮性均比較復(fù)雜，因而在檢定環(huán)節(jié)應(yīng)當(dāng)以空氣為介質(zhì)，并圍繞理想氣體有關(guān)的狀態(tài)方程進(jìn)行考慮。其中，實(shí)際體積應(yīng)當(dāng)根據(jù)Verf=VsPsaTmapmaTsa（2）式進(jìn)行計(jì)算。下文將以200L的鐘罩氣體流量標(biāo)準(zhǔn)化裝置的檢定為實(shí)際案例，將溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的影響值計(jì)算出來(lái)。

圍繞（2）式中所提到的標(biāo)準(zhǔn)器溫度Tsa、Psa，燃?xì)獗磉M(jìn)口處溫度Tma、Pma等四個(gè)影響參量進(jìn)行考慮。若按照行業(yè)規(guī)范正確安裝標(biāo)準(zhǔn)器，那么其壓力差值ΔP= Psa-Pma的值小于100Pa，此時(shí)所得大氣壓力便是標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，則Pn=101325kPa，結(jié)果在0.1%以內(nèi)的相對(duì)溫度影響性能可忽略不計(jì)，而為了后續(xù)計(jì)算方便Psa≈Pma，由此便可將（2）式簡(jiǎn)化成：

Vref=VsPsaTmaPmaTSA≈Vs×TmaTsa（4）

按照J(rèn)JG5772012有關(guān)內(nèi)容，燃?xì)獗硗瑯?biāo)準(zhǔn)器處的溫度差應(yīng)當(dāng)小于1℃，這其中包含了檢定介質(zhì)溫度、室內(nèi)溫度以及標(biāo)準(zhǔn)器液溫度等溫度差，且在計(jì)算中取最大值1℃，假設(shè)檢定環(huán)境的溫度約為20℃，、標(biāo)準(zhǔn)器的示值Vs100L，那么將相關(guān)條件帶到（4）式中，便得到氣體的實(shí)際Vref值：

Vref=Vs×TmaTsa=100×273.15+20±1273.15+20≈（100±0.34）L（5）

由上式可知，將Vref替換成Vs后進(jìn)行計(jì)算，從計(jì)算結(jié)果中可得到最大誤差±0.34%。

四、有效解決策略

按照行業(yè)有關(guān)規(guī)定，燃?xì)獗碜畲蟮脑试S誤差應(yīng)控制在15%左右，但從上述計(jì)算結(jié)果中可知，溫度對(duì)模式燃?xì)獗硭鶐?lái)的誤差影響達(dá)到了0.34%，這便意味著溫度對(duì)檢定結(jié)果準(zhǔn)確性的影響非常大，在檢定環(huán)節(jié)必須引起重視。具體說(shuō)來(lái)，針對(duì)溫度對(duì)檢定結(jié)果的影響，每一次都需要對(duì)溫度差進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏y(cè)量與修正工作，而這又需要耗費(fèi)很多時(shí)間，顯然已影響到工作效率。而后我們?cè)谖磳?duì)測(cè)量準(zhǔn)確性造成影響的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列研究，最終得到溫度溫度的有效解決側(cè)路：

根據(jù)（3）式將示值誤差δ計(jì)算出來(lái)，隨后再分析δ的具體情況并分類處理。結(jié)合已有經(jīng)驗(yàn)，能夠?qū)ⅵ姆殖扇N類型進(jìn)行處理：第一種是當(dāng)δ的絕對(duì)值在1.2%—1.8%范圍內(nèi)時(shí)，測(cè)量燃?xì)獗磉M(jìn)口處溫度Tma、Pma，標(biāo)準(zhǔn)器溫度Tsa、Psa，隨后按照δ=Vm-Vrefvref

×100%（1）式和Verf=VsPsaTmaPmaTsa

（2）式，重新對(duì)示值誤差進(jìn)行計(jì)算，最終判定結(jié)果是否合格；第二種是當(dāng)δ的絕對(duì)值在1.2%范圍以內(nèi)，那么被檢定的燃?xì)饽軌蛑苯訉⑵湟曌骱细?；第三種則是δ的絕對(duì)值大于等于1.8%之時(shí)，那么被檢定的燃?xì)饪梢灾苯訉⑵湟曌鞑缓细瘛?/p>

通過(guò)這樣一種分析計(jì)算流程，即不會(huì)對(duì)檢定結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響，也不會(huì)耗費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間，有利于節(jié)省時(shí)間，有利于提升效率。值得一提的是若檢定實(shí)驗(yàn)室中的溫度條件能夠得到良好控制，那么上文中所涉及到的判定區(qū)間可以再一次縮小，但這同樣需要縮小溫度修正的范圍，因?yàn)橹挥羞@樣才得以確保較高的檢定效率以及檢定質(zhì)量。

五、總結(jié)

綜上所述，文章中已經(jīng)有提到會(huì)有多種因素對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的結(jié)果造成影響，而文章主要從溫度的影響方面出發(fā)，通過(guò)計(jì)算的方式進(jìn)行驗(yàn)證。從計(jì)算結(jié)果中可以看出，溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定結(jié)果的影響較大，要想確保檢定結(jié)果的高精準(zhǔn)度，便要求有效控制住溫度，無(wú)論是燃?xì)獗磉M(jìn)口處的溫度，還是標(biāo)準(zhǔn)器溫度都應(yīng)得到有效控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬婧.溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的影響及解決方法[J].輕工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2016，03：4647.

[2]江玉霞.溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的影響及解決方法[J].中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化，2017，12：72.

[3]劉藝專.膜式燃?xì)獗韼囟忍匦缘臋z定技術(shù)研究[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2014，06：6769.

[4]吳家平.溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的影響及解決方法[J].上海計(jì)量測(cè)試，2013，03：4748.

[5]劉家彤.膜式燃?xì)獗碚`差的快速檢定技術(shù)研究[D].中國(guó)計(jì)量學(xué)院，2014.

[6]馬敬娟.溫度對(duì)膜式燃?xì)獗頇z定的影響[J].計(jì)量與測(cè)試技術(shù)，2017，08：25+27.