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标准表法涡轮流量计误差评定
发布时间:2020-11-19 08:25:44

摘要:对6台标准涡轮流量计的测量数据进行分析,采用线性内插和曲线拟合方法,比较两种方法计算结果的不确定度,结果表明采用曲线拟合的方法对涡轮流量计的误差评定更符合流量计的仪表特性,且引入更低的不确定度。
0前言
  标准表法流量装置是指流体在相同的时间间隔内连续通过标准流量计和被检流量计,用比较的方法确定被检流量计的准确度的方法。装置由流体源、试验管路系统、标准流量计、流量调节阀以及辅助设备等组成,方便量值传递、扩大流量范围、节约投资和提高检定效率。涡轮流量计具有精度高、响应快、测量范围宽和压损小等优点,“常作为标准器应用在标准表法流量标准装置中。
  根据JJC643-2003《标准表法流量标准装置》可知,利用标准装置对流量计进行检定时,选取量程内的固定几个流量点作为检定点,检定点与被检流量计工作时的实际流量点不一-致,即非定点使用的情况。非定点使用的流量计,需基于检定点的不确定度对未检定流量点的不确定度进行评估,不同的评估方法对不确定度的引入存在差别。本文对6台涡轮流量计的校准结果为参考,采用线性内插和曲线拟合两种方法对比,分析两种评估方法。
1涡轮流量计
  涡轮流量计是一-种流量测量仪表,流动流体的动力驱使涡轮叶片旋转,其旋转速度与体积流量近似成比例。通过流量计的流体体积示值是以涡轮叶轮转数为基准的。使用仪表系数K计算流量计示值误差的为A类,使用累积流量计算流量计示值误差的为B类。
1.1使用仪表系数K计算示值误差

式中:Ki——检定点的平均仪表系数,(m3)-1或L-1;
Kij——第i检定点第j次检定的系数,(m3)-1或L-1;
Nij——第i个检定点第j次检定时流量计显示仪表测得的脉冲数;
Vij——第i个检定点第j次检定时标准装置测
得的实际体积,m3或L;
i-——1,2,...m,m.为检定点数,m≥3;
j--1,2...n,n为检定点数,n≥3。
涡轮流量计的仪表系数K:

  式中:(Ki)max——流量计在qt和qmax流量范围各流量检定点的Ki中的最大值,(m3)-1或L-1;
(Ki)min——流量计在qi和qmax流量范围各流量。检定点的Ki中的最小值,(m3)-1或L-1。
1.2使用累积流量计算流量计的相对示值误差

式中:Eij——第i检定点第j次检定被检流量计的相对示值误差,%;
Vij——第i检定点第j次检定时流量计显示的累积流量值,m3;
(Vs)ij——第i检定点第j次检定时标准器换算到流量计处状态的累积流量值,m'。
第i检定点被检流量计的相对示值误差(见表1):

2误差评估方法.
2.1线性内插
  涡轮流量计的理想特性是假定涡轮处于匀速运动的平衡状态,并且机械摩擦阻力矩和流体对涡轮的阻力矩均可忽略的条件下,仪表系数与流量之间的关系为线性。
  对于非定点使用下涡轮流量计的相对示值误差,国内普遍采用线性内插法(简写为LI),即通过相邻流量的qvi、qvi+1及误差Ei;E;1,采用线性内插的方式计算得到相邻流量间q.1.的误差E.LI,i,i+1|,则:

2.2曲线拟合
  涡轮流量计的仪表系数主要受机械摩擦阻力和流体阻力的影响。机械摩擦阻力越小,流量计的始动流量值也越小,即在小流量区段量限越宽,减小流量计的轴与轴承间的摩擦力可提高小流量特性。流体的运动粘度较低时,仪表系数几乎为一常数,超过某一黏度值后,仪表系数将随着运动黏度的增大不再呈现线性。
  对6台涡轮流量计的校准数据进行流量计误差E和检定点q,间进行曲线拟合,计算拟合参数和不确定,其公式如下:

  计算出6台涡轮流量计的拟合系数和不确定度,具体数据见表3。

2.3评估方法比较
  基于6台涡轮流量计的校准结果,线性内插和曲线拟合得到的各涡轮流量计的不确定度如图1所示。

  图1表明:线性内插法的不确定度明显超过曲线拟合法,线性内插的不确定度最大为0.072%,曲线拟合法最大为0.025%,其中两种不确定度差异最大的达到0.047%。
3结论
   以6台气体涡轮流量计的测量数据为基础,比.较线性插值和曲线拟合两种误差评定方法引入的不确定度,曲线拟合结果更符合涡轮流量计的仪表特性,能更好的预测涡轮流量计在各流量点的误差值,实现量值传递的准确可靠。

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