标准涡街流量传感器组合比较法气体流量装置的研究和讨论

1 . 引言

近年来，用标准涡街流量传感器（以下简称标准传感器）研究检测气体大流量的方法在国内还是首次，初期的检测装置均为原始标准装置，建设投资昂贵技术复杂，检测效率的，通常又是计量系统、使用单位和仪表制造行业不可缺少的重大设备。

随着科学技术的发展，并由于标准传感器法流量标准装置可以节省大量投资和提高标定效率。在工业发达国家，已获得广泛的应用，如建立同等能力的流量装置，标准传感器法比原始基准法可节省投资约60%，建设周期可缩短一半，而检测效率可提高50%~80%，在国内开展标准传感器法流量检测装置研究，建立和完善有关的理论基础和技术实践，已成为当前技术和经济上迫切需要解决的问题。

2 用标准传感器法建立装置简介

2．1 研究装置的指标

本装置的计量方式是用标准传感器组合比较法，研究检测被检传感器的口径DN80~300mm；流量范围Qv=50~7500mm3/h；准确度±0.5%。

2．2 装置的基本结构（如图1所示）

图1 装置的基本结构

（1）实验管路，该装置由8台口径为DN =50~150mm的标准传感器串，并联组合与被检测的大口径传感器（DN=80~300mm）比较。试验管路按对角线方向平行排列，其目的是节省原材料，降低了造价，又恰好满足各种口径传感器前直段的要求（根据国家标准ZBN12005-1989或规程JJG643-1994）标准传感器前直管段长大于50DN；被检测传感器前直管段长大于20DN；使阻力损失降到最小值。

（2）气源，气源是由二台9-19型高压离心风机和一台LG300×200-1型罗茨风机供给。其中二台同型号的离心机，通过控制电动阀门根据流量大小的需要，实现串联或并联运行，以满足不同流量和不同压力的要求。

（3）标准传感器：该装置选用了8台标准传感器，均为应力式涡街传感器，该仪表的优点是无可动部件具有较高的重复性，有较强的耐过载和耐冲击性。传感器本体用不锈钢具有耐磨损和抗腐蚀性能，该传感器具有很高的稳定性。另外这类传感器的仪表系数不受或很少受被测介质物性参数的影响，所以作为标准传感器使用时，只要与被测料件基本一致就可以了。

目前，我国的气体涡街传感器的标准度一般在0.5级~1级的水平上，从准确度的水平上看，是无法作为0.5级标准传感器使用的，但是这类仪表的范围度很宽，一般都在10：1~15：1左右，而且重复性很好，均在0.2%以内，甚至于更高，如采用压缩范围度在定点标定是提高准确度的有效方法。我们曾做了大量的试验研究工作，结果表明若范围度压缩到2：1或3：1以内，在定点标定均能满足要求，因此，使用该传感器标准，建立气体流量装置是可行的。

（4）流量的分配：为覆盖所有被检测的涡街传感器，经反复进行流通能力的试验，确定了标准传感器的范围度如表1。

表1 流量的分配表

1 检测原理及方法

单台标准流量传感器检测被检传感器时，如图2所示为单台标准涡街流量传感器检测系统。

图2 单台标准传感器检测系统

标准传感器S与被检测传感器t串联于同一管道中，在流动稳定的情况下，任何时刻流过两台传感器的质量流量qm都是相等的，在检测介质为空气的情况下，如空气在检测过程中分成不变，将标准传感器s与被检测传感器t的状态换算到标准气体状态（即P0、T0、V0）

PsVs/Ts=PtVt/Tt=P0V0/T0 (1)
Vt=(P0V0Tt)/(T0Pt)

体积流量qvt=qv0[(P0Tt)/(T0Pt)] (2)

qvs=qv0[(P0Ts)/(T0Ps)]

所以qvt/qvs= (PsTt)/(PtTs) (3)

又因标准传感器的仪表系数Ks

Ks=Ns/Vs=fs/qvsfs=qvs·Ks

被检测传感器的仪表常数

Kt=Nt/Vt=ft/qvt ft=qvt·Kt

所以

Kt/Ks=(ftqvs)/(fs/qvt)=(Ntqvs)/(Nsqvt) (4)

式中，qv——体积流量
f——传感器输出频率
Ns——统一技术时间间隔内标准传感器输出脉冲数
Nt——统一技术时间间隔内被检传感器输出脉冲数

将式（3）代入式（4）得

Kt/Ks=(NtPsTt)/(NsPtTs)
Kt=[(NtPsTt)/(NsPtTs)] ·Ks=kNKptKs(5)

式中，Kpt——压力温度修正系数