大慶油田設(shè)計(jì)院

臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置的預(yù)熱時(shí)間試驗(yàn)

陳立大慶油田設(shè)計(jì)院

采用臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行檢定工作時(shí)，由于被檢表到標(biāo)準(zhǔn)噴嘴之間存在管容，在檢定過(guò)程中管容內(nèi)介質(zhì)的壓力和溫度會(huì)發(fā)生一定變化，如果預(yù)熱時(shí)間不夠，管容介質(zhì)溫度、壓力未達(dá)到平衡，對(duì)氣體流量計(jì)的檢定，尤其是對(duì)小口徑氣體流量計(jì)小流量點(diǎn)的檢定會(huì)產(chǎn)生不可忽略的影響。為避免出現(xiàn)對(duì)被檢流量計(jì)給出的錯(cuò)誤判定結(jié)論，特開展了不同長(zhǎng)度預(yù)通氣時(shí)間的測(cè)試試驗(yàn)。預(yù)通氣時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)量結(jié)果越接近平均值；預(yù)通氣時(shí)間在60s以上時(shí)，測(cè)量流量計(jì)系數(shù)一致性非常好；流量點(diǎn)越大，測(cè)量結(jié)果一致性越好。

臨界流；文丘里噴嘴；標(biāo)準(zhǔn)裝置；氣體流量；管容；預(yù)熱時(shí)間

1 試驗(yàn)背景

臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置是實(shí)驗(yàn)室最常見的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。采用臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行檢定工作時(shí)，由于被檢表到標(biāo)準(zhǔn)噴嘴之間存在管容，在檢定過(guò)程中管容內(nèi)介質(zhì)的壓力和溫度會(huì)發(fā)生一定變化，如果預(yù)熱時(shí)間不夠，管容介質(zhì)溫度、壓力未達(dá)到平衡，對(duì)氣體流量計(jì)的檢定，尤其是對(duì)小口徑氣體流量計(jì)小流量點(diǎn)的檢定會(huì)產(chǎn)生不可忽略的影響。為避免出現(xiàn)對(duì)被檢流量計(jì)給出的錯(cuò)誤判定結(jié)論，特開展了不同長(zhǎng)度預(yù)通氣時(shí)間的測(cè)試試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)裝置

圖1為國(guó)家石油天然氣大流量計(jì)量站臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置。該裝置采用負(fù)壓法，檢定介質(zhì)為空氣，測(cè)量范圍為0.5～255.5m3/h，檢定口徑范圍DN10～DN65mm，測(cè)量不確定度U=0.3%（K=2）。

圖1 臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置

該臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置的管容是指從待測(cè)流量計(jì)表體后至噴嘴前端所流經(jīng)的測(cè)量管道和匯管體積，經(jīng)過(guò)精確測(cè)量，這段管容為0.048m3。

檢定初期，管容內(nèi)氣體溫度會(huì)有0.1～0.2℃的變化，而噴嘴入口壓力有時(shí)能達(dá)到60kPa，氣體流態(tài)平衡需要一定時(shí)間。一般情況下，臨界流文丘里噴嘴標(biāo)準(zhǔn)裝置僅能對(duì)噴嘴是否達(dá)到臨界流狀態(tài)進(jìn)行判斷，卻無(wú)法監(jiān)測(cè)流場(chǎng)是否均勻穩(wěn)定。如果在氣體流動(dòng)未達(dá)到平衡時(shí)開展檢定，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)裝置監(jiān)測(cè)到噴嘴已達(dá)到臨界流狀態(tài)，而被檢流量計(jì)還未達(dá)到檢定流量的情況。

3 試驗(yàn)分析

采用口徑為DN50mm，準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)的渦輪流量計(jì)作為測(cè)試對(duì)象。在測(cè)量范圍內(nèi)選擇4個(gè)流量點(diǎn)進(jìn)行流量計(jì)K系數(shù)的測(cè)量，每次檢定前分別預(yù)通氣30、60、120、240s，每個(gè)流量點(diǎn)測(cè)量時(shí)間均為100s。由于渦輪流量計(jì)的流量特性，在分界流量以下的流量點(diǎn)K系數(shù)偏離較大，為了方便比較預(yù)通氣時(shí)間條件變化對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，故單獨(dú)列表進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。試驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)見表1、表2，由表1、表2可以看出：①預(yù)通氣時(shí)間會(huì)影響檢定結(jié)果；②預(yù)通氣時(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)量結(jié)果越接近平均值；③預(yù)通氣時(shí)間在60s以上時(shí)，測(cè)量流量計(jì)系數(shù)一致性非常好；④流量點(diǎn)越大，測(cè)量結(jié)果一致性越好。

表1 分界流量以上不同預(yù)通氣時(shí)間條件下K系數(shù)測(cè)量結(jié)果

表2 分界流量以下不同預(yù)通氣時(shí)間條件下K系數(shù)測(cè)量結(jié)果

4 結(jié)論

（1）由于管容的存在，流體不平衡對(duì)檢定結(jié)果有影響，檢定前的預(yù)通氣是非常必要的。

（2）在檢定測(cè)量開始前，至少要預(yù)通氣60s以上，以確保測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確可靠。

（3）在檢定過(guò)程中，隨著累積流量的增加，管容的影響會(huì)減小，在無(wú)法延長(zhǎng)預(yù)通氣時(shí)間的情況下，可以適當(dāng)延長(zhǎng)每個(gè)流量點(diǎn)的檢測(cè)時(shí)間，以提高檢定結(jié)果的可靠性。

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.029