氣體和液體雖然都是流體,但是在物理性質(zhì)上卻有很大的不同。氣體有很多種類,如空氣、天然氣煤氣、氧氣等。由于其性質(zhì)所致,氣體是可壓縮、可膨脹、可擴散的,受密度、壓力、溫度、組分等參數(shù)的影響很大。因此,氣體流量標(biāo)準裝置的研究和建立要比液體流量標(biāo)準裝置更加復(fù)雜并具有一定難度。隨著國內(nèi)現(xiàn)代化發(fā)展,天然氣作為一種能源已逐漸成為人們生存的物質(zhì)資料。所以其他流量計計量已經(jīng)不僅是對單一參數(shù)的計量,如天然氣就屬于多參數(shù)、多組分,具有復(fù)雜氣質(zhì)的氣體,且測量準確度受多種因素的影響。為了將天然氣流量計計量準確度控制在法定的、供需雙方均能接受的、技術(shù)經(jīng)濟都合理的范圍內(nèi),需要建立起完善且有效的量值傳遞和溯源系統(tǒng),用以保證天然氣流量量值的準確和統(tǒng)一。因此,目前國內(nèi)外研究了各式各樣的氣體或?qū)崥猓ㄈ缣烊粴猓┑牧髁繕?biāo)準裝置。下面就介紹國內(nèi)外zui普遍、zui典型的氣體流量標(biāo)準裝置。
1、鐘罩式氣體流量標(biāo)準裝置
鐘罩式氣體流量標(biāo)準裝置(以下簡稱“鐘罩式裝置”)是一種經(jīng)典的氣體流量裝置,其壓力不是太高,流量不是太大,但使用簡便,所以在國內(nèi)外用的zui多、zui普遍。該裝置是以氣體為介質(zhì),對氣體流量計進行檢定、校準的標(biāo)準裝置。
1 )結(jié)構(gòu)組成
鐘罩式一個倒置在液槽內(nèi)的容器 ,頂部封閉、底部開口。液槽內(nèi)放有水或不易揮發(fā)的有作為密封液體,此時可動的鐘罩和固定的液槽形成一個容積可變的密封空腔。鐘罩是裝置上有一根導(dǎo)氣管,一端通到鐘罩的內(nèi)部,穿過液槽底部和封閉液體:另一端與試驗管道相連接。試驗管道上裝有閥門和被檢的流量計。為了使鐘罩垂直上升和下降而不晃動,鐘罩的兩側(cè)裝有滑輪,兩邊的立柱上裝有導(dǎo)軌,滑輪沿導(dǎo)軌上下滾動。為了調(diào)節(jié)鐘罩內(nèi)的壓力,在鐘罩頂部細一根柔繩,柔繩經(jīng)過定滑輪,與配重物相連,配重物的重量是可調(diào)的。鐘罩在上升和 下降過程中,由于浸沒與液體中的深度在變化,是液體 對鐘罩的浮力產(chǎn)生變化。為了使鐘罩在上升和下降過程中始終保持內(nèi)壓不變,用壓力補償機構(gòu)來補償浮力的變化。鐘罩上裝有標(biāo)尺,標(biāo)尺上有上檔板和下?lián)醢?,鐘罩兩擋板之間的容積式預(yù)先檢定好的,在液槽上裝有廣電發(fā)信器,光電發(fā)信器與計時器和被檢流量計的脈沖計數(shù)器相連,控制計時和計數(shù)。鼓風(fēng)機作為氣源,用于向鐘罩內(nèi)充氣式鐘罩上升。液位計用于指示液槽內(nèi)的液位。溫度計與壓力機分別測量鐘罩內(nèi)核被檢流量計處的溫度和壓力。
2)工作原理
首先打開鐘罩是裝置的進氣閥門,啟動氣源,空氣通過導(dǎo)氣管進入鐘罩,使鐘罩上升,當(dāng)下?lián)醢甯咛幑怆姲l(fā)信器一定高度時,關(guān)閉閥門,穩(wěn)定一段時間后,帶鐘罩內(nèi)空氣溫度穩(wěn)定后,開始檢定。
由于鐘罩本身的重力超過施于鐘罩上的其他幾個力(如液體的浮力、配重物的重力、補償機構(gòu)的拉力、、、0之和,并且由于補償機構(gòu)的補償,使鐘罩內(nèi)氣體產(chǎn)生一個不變的表壓力(也稱鐘罩的內(nèi)壓力,即與大氣壓力之差),于是鐘罩內(nèi)的空氣通過導(dǎo)氣管、被檢流量計流到大氣。由于壓力補償機構(gòu)的補償,用調(diào)節(jié)閥將氣流調(diào)到所需流量,使鐘罩勻速下降。當(dāng)下?lián)醢褰?jīng)過光電發(fā)信器遮住光時,光電發(fā)信器發(fā)出信號,啟動計時器和被檢流量計的脈沖計數(shù)器。鐘罩繼續(xù)下降,當(dāng)上擋板經(jīng)過光電發(fā)信器遮住光時,光電發(fā)信器再次發(fā)出信號,停止計時器計時和脈沖計數(shù)器顯示的脈沖數(shù)。
通過被檢流量計排出的氣體體積即可計算出流量。
3)鐘罩式裝置排氣方式
鐘罩式裝置按氣流方向可分為排氣式和進氣式兩種形式。排氣式裝置由于本身的限制使其流過被檢流量計的壓力很低,并且氣體的濕度對流量計有影響。進氣式裝置可提高被檢流量計的壓力,但流量不會增大。
目前,國內(nèi)普遍使用的氣體鐘罩裝置,其擴展不確定度為0.2%(k=2)。zui大的氣體鐘罩裝置,容積為10m³,壓力為1Kpa,zui大流量可達2000m³/h,裝置擴展不確定度為0.1%(k=2)