18600536779
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更新時間：2025-12-29
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一、 項目名稱
項目名稱：DN150氣體流量標準裝置
二、 裝置主要技術指標
1、裝置型式：負壓法臨界流氣體流量標準裝置 。
2、可測流量范圍：（1～1500）m3/h (當?shù)卮髿鈮簵l件下)
3、被檢流量計口徑：DN150
4、音速噴嘴不確定度： Urel=0.2％,k=2
5、裝置擴展不確定度：Urel =0.33％,k=2
6、壓力變送器：±0.075%
7、溫度變送器：允差小于0.2℃ 0-50℃
8、 裝置工作壓力：106kPa～60kPa(絕壓)
9、 壓力波動：<20pa
10、工作介質：潔凈空氣
11、耗能最大功率：AC380V(65KW);
三、DN150氣體流量標準裝置參照的主要標準
1）、ISO9300：1990 《采用臨界流文丘里噴嘴的氣體流量測量》
2）、JJF 1240-2010 《臨界流文丘里噴嘴法氣體流量標準裝置校準規(guī)范》
3）、JJG643—2003 《標準表法流量標準裝置》計量檢定規(guī)程
4）、JJG620—2008 《臨界流流量計》計量檢定規(guī)程
四、裝置方案概述
1、裝置的結構組成
臨界流文丘利噴嘴法氣體流量標準裝置(以下簡稱裝置)由4部分組成。第一部分為氣源部分,即水環(huán)真空泵,穩(wěn)壓罐等。第二部分為標準部分,DN150口徑流量（1m3/h～1500m3/h）主要由滯止容器和安裝在滯止容器內的臨界流文丘利噴嘴(以下簡稱噴嘴)以及測量噴嘴上、下游的壓力變送器和溫度變送器、選擇噴嘴流量的密封閥等組成。第三部分為安裝被檢流量計的試驗管道部分,這部分主要由被檢流量計的前、后直管段、氣動伸縮器、被檢表的測溫和測壓儀表等。第四部分為微機數(shù)據(jù)處理部分,這部分主要包括：工控計算機、控制柜和打印機等。
2、裝置的工作原理
2．1 臨界流文丘利噴嘴的基本原理
滯止容器內的臨界流文丘利噴嘴(以下簡稱噴嘴)為整套裝置的核心部分。噴嘴是個孔徑逐漸減小的流道,孔徑最小的部分稱為噴嘴的喉部,在喉部的后面有孔徑逐漸擴大的流道。噴嘴與亞音速噴嘴(喉部流速低于音速)的主要區(qū)別為亞音速噴嘴的流量不僅與上游壓力有關而且與下流壓力有關,流出系數(shù)不僅與雷諾數(shù)有關還與馬赫數(shù)有關,所以準確度提高很困難。而本裝置的噴嘴,由于喉部氣流速度達到音速,馬赫數(shù)等于1,因此流量只與上游壓力和溫度有關,流出系數(shù)只與雷諾數(shù)有關。正是應用這原理，采用噴嘴為標準裝置的標準表，作為流量標準使用，與被檢流量計比對，從而得到被檢流量計的誤差。
裝置DN150口徑流量（1m3/h～1500m3/h）的噴嘴采用入口上游大空間安裝方式，當在噴嘴軸線或入口平面5倍噴嘴喉徑的空間內無器壁時，視為噴嘴的上游是一個大空間，并在噴嘴軸線方向據(jù)入口平面10倍噴嘴喉徑的位置測壓，在滯止容器上均勻取點測溫。
2.2 臨界流文丘利噴嘴法氣體流量標準裝置的結構
裝置工作時,用真空泵將空氣由被檢表的上游直管段入口吸入,空氣流過測試管段和被檢流量計,進入滯止容器,流經臨界流文丘里噴嘴組后,經背流管流入儲氣罐。根據(jù)檢定流量的大小,系統(tǒng)自動控制選擇閥組和噴嘴,按不同的噴嘴組合方式確定所需的檢定流量。在檢定過程中,微機系統(tǒng)自動控制噴嘴組前、后的氣體壓差,使噴嘴氣體流速達到臨界流,同時采集噴嘴前的氣體壓力和溫度,計算出標準的累積流量q′m,并按有關的檢定規(guī)程,將它與采集到的被檢流量計的指示值進行比較和計算,即可得到被檢流量計在不同流量點的基本誤差和重復性誤差。
qmi 為通過第i個臨界噴嘴的氣體質量流量； n 為所選噴嘴的個數(shù)
2.3裝置流量計算公式
2.3.1臨界壓力比
在理想條件下,從理論上可導出臨界壓力比的計算公式:
k為氣體的比熱容;
p1為噴嘴的下游出口壓力;
p0為噴嘴的上游入口滯止壓力。
對于空氣,k=1.4, p1/p0=0.528
2.3.2 理想條件下的質量流量
在理想條件下,文丘里噴嘴的質量流量公式:
qmi為文丘里噴嘴在理想條件下的質量流量（kg/s）;
A*為文丘里噴嘴的喉部面積（m2）;
C*i為氣體在理想條件下的臨界流函數(shù)。
為通用氣體常數(shù)(J.mol-1 . K-1)
2.3.3 實際條件下的質量流量
在實際條件下,文丘里噴嘴的質量流量公式:
qm為文丘里噴嘴在實際條件下的質量流量,kg/s;c*為氣體在實際條件下的臨界流函數(shù),假定氣體為一維、等熵流動,利用實際氣體的熱力學性質表,可用計算機計算出來;c為流出系數(shù),是對“一維、等熵流動"等假設條件的修正。
3、裝置的主要設備
1）裝置由一套獨立的系統(tǒng)組成： DN150。
裝置流量范圍：1-1500m3/h;分布為一條檢定臺位,包括前直管段前后直管段、氣動夾表器、升降臺、壓力變送器、溫度變送器。
裝置噴嘴組合：
1、2、4、8、16、32、64、128、256、512、1024 m3/h
2） 整個裝置配兩臺水環(huán)真空泵并配氣動碟閥兩個.
3） 變頻器兩臺
4） 滯止容器、背壓容器、11個臨界流文丘里噴嘴，11套密封閥組，2臺絕壓變送器和2臺溫度變送器。
5） 緩沖罐一個（1m3）
6） 變頻控制柜
7） 空壓機1臺（380v、三相）、儲氣罐1個（0.3m3）
8） 控制系統(tǒng)：工控機（中國臺灣研華 IPC-610）、顯示器(聯(lián)想)、激光打印機（聯(lián)想）、軟件配置（系統(tǒng)自檢程序、建立和修改基礎數(shù)據(jù)庫程序、流量計檢定程序、流量計檢定結果數(shù)據(jù)庫）
五、標準器選用
裝置是采用負壓的方法,氣源為兩臺水環(huán)真空泵。首先將大氣中的空氣吸入試驗管道,氣流通過被檢流量計進入滯止容器。并按照ISO9300及JJG620-1994規(guī)程規(guī)定設計出測量噴嘴上游滯止壓力、滯止溫度的位置。
檢定臺位管路按照前直管段20D，后直管段5D。管路的內徑和圓度測量方法原則上按照GB2624中條款規(guī)定的計算方法執(zhí)行。
檢定臺位的分布，按照工作場地的尺寸，以合理化及人性化設計，充分考慮到檢定員在檢定過程中空間的舒適度，檢定臺的尺寸也是按照被檢流量計的檢定規(guī)程中所要求的尺寸進行設計。通過調節(jié)檢定臺處的升降臺，實現(xiàn)夾表器、備件表及前后直管段達到同軸。
被檢表前的壓力、滯止容器壓力，背流管的壓力測量根據(jù)JJG198-94《速度式流量計檢定規(guī)程》，被檢表前的壓力測量點在流量計上游多點測量，滯止容器的取壓位置應在噴嘴軸線方向入口平面10倍噴嘴喉徑的位置。
六、裝置的特點
1、真空泵合理搭配 ：兩臺水環(huán)真空泵，可滿足1-1500m3/h流量并且節(jié)約能源。按照要檢定流量的數(shù)值可以選擇開啟真空泵的數(shù)量。
2 、檢測效率高：由于用文丘里音速噴嘴作標準器，無可動原件，可靠性高。若被檢測產品的質量穩(wěn)定，一般檢測一臺流量計在0.5 h 以內。
3 、夾表臺及夾表器的設計，以達到夾表平穩(wěn)、方便可靠及各個機構同軸。
4 、噴嘴易于裝卸維護：噴嘴與下游背流管處安裝有伸縮機構,方便噴嘴的裝卸。
七、裝置的不確定度
裝根據(jù)氣體動力學原理，當氣體通過臨界流文丘里噴嘴時，噴嘴上、下游氣流壓力比達到某一特定數(shù)值的條件下，在噴嘴喉部形成臨界流狀態(tài)，氣流達到最大速度（音速）。流過噴嘴的氣體質量流量也達到最大值
。此時
只與噴嘴入口處的滯止壓力和溫度有關，而不受其下游狀態(tài)變化的影響。流經音速噴嘴的質量流量
可按下式計算：
（1-1）
累計體積流量為
式中：
—通過臨界流文丘里音速噴嘴在實際條件下的質量流量；
—音速噴嘴喉部的截面積；
—音速流噴嘴的流出系數(shù)；
—實際氣體的臨界流函數(shù)；
—噴嘴前氣體的絕對滯止壓力；
—噴嘴前氣體的絕對滯止溫度；
—氣體常數(shù)
根據(jù)流量計算公式（1-1）,由于在檢定和使用時噴嘴喉部截面積
、臨界流函數(shù)
、氣體常數(shù)
不變，因此這幾項的不確定度可以忽略。置不確定度只和噴嘴流出系數(shù) 、噴嘴前滯止壓力、噴嘴前滯止溫度、被檢流量計處溫度、被檢流量計處壓力 、計時器等因素有關。
噴嘴按ISO9300要求精加工處理，不確定度可達0.2%；
壓力變送器采用不確定度0.075%；
溫度變送器采用不確定度0.2℃。
序號 | 符號 | 來源 | 輸入量的標準 不確定度ur(xi)/% | 靈敏系數(shù) cr(xi) | |cr| ur(xi)/% |
1 | C | 流出系數(shù) | 0.082 | 1 | 0.061 |
2 | Po | 噴嘴前滯止壓力 | 0.065 | 1 | 0.065 |
3 | To | 噴嘴前滯止溫度 | 0.039 | 0.5 | 0.0195 |
4 | t | 計時器 | 0.001 | 1 | 0.001 |
5 | T | 被檢流量計處溫度 | 0.039 | 1 | 0.039 |
6 | p | 被檢流量計處壓力 | 0.065 | 1 | 0.065 |
合成標準不確定度:0.13%, 裝置擴展不確定度:0.26%；(k=2) | |||||
說明:
1.流出系數(shù)的不確定度
按檢定規(guī)程要求，在95%置信概率下，
，因測量次數(shù)為6， 
則 
2.噴嘴前滯止壓力不確定度
設壓力允差±0.075%,壓力在滿量程2/3處使用,按矩形分布考慮,
則 
3. 噴嘴前滯止溫度不確定度
設溫度計允許誤差±0.2Co,氣體溫度為20 Co,則
4. 檢累計流量計時,計時器不確定度優(yōu)于0.001%容易達到.
5. 被檢流量計處壓力測量的不確定度
6.被檢流量計處溫度測量的不確定度
7. 合成標準不確定度
8. 裝置擴展不確定度
取 k=2
八、配置清單
序號 | 設備名稱 | 型號 規(guī)格 | 單位 | 數(shù)量 |
一、真空泵部分 (功率65KW) | ||||
1 | 真空泵 | 2BEA 253 45kw | 臺 | 1 |
2 | 真空泵 | 2BEA202 18.5kw | 臺 | 1 |
二、氣源部分 |
|
|
| |
3 | 真空緩沖罐 | 1m3 碳鋼 | 臺 | 1 |
4 | 水箱 | 1.5m3 304不銹鋼 | 個 | 1 |
5 | 儲氣罐 | 200L | 個 | 1 |
6 | 消音器 | 碳鋼 | 個 | 1 |
7 | 氣動碟閥 | D971X-16P DN150 | 個 | 1 |
8 | 氣動碟閥 | D971X-16P DN125 | 個 | 1 |
9 | 管線及管件 | 碳鋼 | 套 | 1 |
10 | 空氣壓縮機 | 0.36m3 0.8MPa | 臺 | 1 |
三、檢定管線部分 | ||||
11 | DN150流量計檢定臺（含氣動伸縮器） |
| 臺 | 1 |
12 | 氣動球閥DN150 |
| 臺 | 1 |
13 | 絕壓變送器 | ±0.075%F.S | 個 | 1 |
14 | 溫度變送器 | Pt100 0-50℃ 0.1℃ | 臺 | 1 |
15 | 管線及管件 | 不銹鋼 | 組 | 1 |
四、計量段部分 | ||||
16 | 滯止容器 | 不銹鋼 | 臺 | 1 |
17 | 背流管 | 不銹鋼 | 臺 | 1 |
18 | 文丘里音速噴嘴 | 1-1024m3/h 0.2% 304不銹鋼 | 個 | 11 |
19 | 密封閥 |
| 套 | 11 |
20 | 音速噴嘴安裝管段 |
| 套 | 11 |
21 | 絕壓變送器 | ±0.075%F.S | 個 | 3 |
22 | 溫度變送器 | Pt100 0-50℃ 0.1℃ | 臺 | 2 |
23 | 溫濕度傳感器 | 3RH% | 臺 | 1 |
24 | 氣動輔件 | 接頭 氣線 三聯(lián)件 | 套 | 1 |
五、微機檢定系統(tǒng)部分 |
| |||
25 | 氣體微機檢定系統(tǒng) |
| 套 | 1 |
26 | 變頻器 | 45KW變頻 | 臺 | 1 |
27 | 變頻器 | 18.5KW | 臺 | 1 |
28 | 變頻柜 |
| 套 | 1 |
。
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