一、實驗裝置

本文選用沈陽計量測試院細(xì)河院區(qū)靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置進行實流實驗，實驗管徑為100mm。靜態(tài)質(zhì)量法水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的口徑范圍為DN50~DN300，可測流量范圍為（7~1200）m3/h，標(biāo)準(zhǔn)裝置的相對擴展不確定度 Urel=0.05%（k=2）。選用DN100 畢托巴流量計進行傳感器安裝位置的研究。

本實驗利用質(zhì)量法對畢托巴流量計進行檢定，水泵連續(xù)將水池里的水送入高位水塔，水塔通過溢流來保持水壓恒定。實驗時，水從水塔的下水管依次流過被檢表畢托巴流量計、稱重系統(tǒng)，非常后回到水池。實驗利用計算機對畢托巴流量計的輸出信號進行實時采集與處理。本實驗中，畢托巴傳感器的安裝位置分別選取管道直徑的 1/8、1/4 和 1/2 處。實驗管道的前直管段長度為 30D，后直管段長度為 10D，實流實驗的流量點（單位：m3/h）設(shè)置為 25、45、60、90、135 和 180。

二、實流實驗

1. 實驗結(jié)果的評價指標(biāo)

畢托巴流量計的工作原理：將畢托巴傳感器插入管道中，總壓孔正對流體的來流方向，靜壓孔正對流體的去流方向，用差壓變送器測量總壓與靜壓之差，再根據(jù)伯努利方程計算流體的流量。基于測量原理，根據(jù) JJG640-2016《差壓式流量計檢定規(guī)程》，確定了實流實驗結(jié)果的評價指標(biāo)，其中包括流量系數(shù)、線性誤差和重復(fù)性。對于圓形管道，畢托巴流量計的流量系數(shù)計算公式為

式中：qv——體積流量，m3/h；ρ——水的密度，kg/m3；Δp——測得差壓值，kPa；D——管道內(nèi)徑，mm。

設(shè)第 i 檢定點第 j 次檢定的流量系數(shù)為 α ij，則第 i 檢定點的流量系數(shù)α i 為 n（n ≥ 3）次檢定流量系數(shù)，即

流量計的流量系數(shù)為

流量系數(shù)反映的是一次裝置本身的特性，其大小和線性與一次裝置的形狀、幾何尺寸、工藝條件、使用管徑等因素有關(guān)。對畢托巴流量計而言，必須確定其流量系數(shù)。

流量計的相對示值誤差 E 為

各流量點的重復(fù)性為

流量計的重復(fù)性 Er 為流量計各流量點重復(fù)性中的非常大值，即

通過標(biāo)定流量系數(shù)的方法，進行畢托巴流量計傳感器安裝位置的實流實驗。差壓變送器的輸出 I 為 （4~20）mA，對應(yīng)的差壓范圍 Δp 為 0~50kPa，則有

根據(jù)式（1）~ 式（7）可計算出流量計的流量系數(shù)、相對示值誤差以及重復(fù)性。

2. 數(shù)據(jù)處理結(jié)果與分析

三種安裝位置下，流量系數(shù)和重復(fù)性隨標(biāo)準(zhǔn)流量變化的情況如圖 1 和圖 2 所示，實驗數(shù)據(jù)具有以下特征：

（1）傳感器在 1/8 和 1/4 時，隨著流量的增加，流量系數(shù)的變化較為平穩(wěn)，即線性較好；傳感器在1/2 時，隨著流量的增加，流量系數(shù)的曲線變化較大，即線性相對較差。分析這一現(xiàn)象的原因，估計是傳感器在 1/2 時，流態(tài)分布隨流量變化較大所造成的。

（2）取流量量程比為 7∶1，傳感器在 1/8 時，流量系數(shù)的相對示值誤差為 0.89%；傳感器在 1/4 時，相對示值誤差為 2.11%；傳感器在 1/2 時，相對示值誤差非常大，可達(dá) 4.84%。在流量系數(shù)線性不理想的情況下，可在流量顯示儀表中對其進行修正，以擴大畢托巴流量計的流量范圍，提高準(zhǔn)確度等級。

（3）取流量量程比為 3∶1，傳感器在 1/8 時，相對示值誤差為 0.10%；傳感器在 1/4 時，相對示值誤差為 0.43%；傳感器在 1/2 時，相對示值誤差為2.39%。在對量程比要求不高的情況下，可通過縮小流量使用范圍，提高準(zhǔn)確度等級。

（4）畢托巴傳感器的三種安裝位置重復(fù)性都小于 0.2%，相比之下，傳感器在 1/2 時整體的重復(fù)性非常好。

三、安裝使用建議

表 1 給出了畢托巴傳感器不同安裝位置的實驗數(shù)據(jù)。對于 DN100 畢托巴流量計，在不進行線性修正的情況下，傳感器安裝在 1/8 處，可以獲得更小的線性誤差；傳感器安裝在 1/2 處，流量計的重復(fù)性非常好，可通過具有分段修正功能的智能流量積算儀進行線性修正，從而提高準(zhǔn)確度等級。

四、結(jié)束語

本文通過實流實驗定量研究了 DN100 畢托巴流量計傳感器的 3 種安裝位置對其測量性能的影響。實流實驗的流量范圍為（25 ～ 180）m3/h，以流量系數(shù)、相對示值誤差和重復(fù)性作為評價指標(biāo)，非常終得出DN100 畢托巴流量計傳感器在 1/8 安裝位置下線性非常好；傳感器在 1/2 安裝位置下重復(fù)性較好，此時可通過在流量顯示儀表中進行修正來提高其準(zhǔn)確度等級。

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