孔口流量計(jì)校準(zhǔn)裝置及其校準(zhǔn)方法

通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的研制，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)其準(zhǔn)確度等級(jí)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了校準(zhǔn)方法的可行性和可靠性。

0.引言

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。長(zhǎng)期以來(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)進(jìn)程的深入和大氣環(huán)境綜合治理的加強(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，新疆計(jì)量測(cè)試研究院建立了標(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 。

1.標(biāo)準(zhǔn)裝置

1.1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，與被校孔口流量計(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示值誤差及儀表系數(shù)，通過(guò)多次測(cè)量得到被檢表的重復(fù)性。

1.2  技術(shù)參數(shù)

測(cè)量范圍：2 ～ 200 m3·h-1；裝置的擴(kuò)展不確定度：U =0.5%，k =2。

2.校準(zhǔn)方法

1）在規(guī)定的環(huán)境條件下，按 HJ/T 368-2007 《標(biāo)定總懸浮顆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。以空氣為校準(zhǔn)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 s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，對(duì)孔口流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)。

2）在孔口流量計(jì)使用流量范圍內(nèi)，均勻選取七個(gè)流量點(diǎn)。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。待羅茨流量計(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)孔口的壓差值H （Pa），待羅茨流量計(jì)讀數(shù)至少增加 1 m3后終止計(jì)時(shí)，記錄羅茨流量計(jì)終止讀數(shù) Vf 和測(cè)定時(shí)間 t（min）。重復(fù)上述步驟，逐一校準(zhǔn)所選七個(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：

4）計(jì)算每一標(biāo)定點(diǎn)孔口流量計(jì)壓差修正項(xiàng) Y：

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。

3.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理

對(duì)青島某公司生產(chǎn)的穩(wěn)定性良好的孔口流量計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，流量范圍： 80 ～ 130 L·min-1，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p1 =93 500 Pa，環(huán)境溫度 T1 =293.65 K。將根據(jù)公式計(jì)算得到的修正項(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=2.229 9增益 B=0.253 7，相關(guān)系數(shù) R2=0.998 3，即擬合函數(shù)為：Ycal=0.253 7QN + 2.2299，如圖 2 所示。進(jìn)而對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，結(jié)果見(jiàn)表 2。

由表 2 可以看出，7 個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的 pL 值均未超過(guò)±1%，校準(zhǔn)結(jié)果良好。

4.結(jié)語(yǔ)

孔口流量計(jì)校準(zhǔn)裝置的建立，為總懸浮顆粒物采樣器用的孔口流量計(jì)校準(zhǔn)提供了技術(shù)手段，其檢測(cè)方法和技術(shù)指標(biāo)滿足環(huán)境保護(hù)總局 HJ/T 368-2007 《標(biāo)定總懸浮顆粒物采樣器用的孔口流量計(jì)》的要求。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了該標(biāo)準(zhǔn)裝置和校準(zhǔn)方法的可行性和可靠性。