一、引言

啓停法液體流量标準裝置主要通(tōng)過對(duì)閥門的(de)啓停實現流量的(de)流動和(hé)停止，以此進行流量計的(de)示值檢定。啓停法裝置主要可(kě)分(fēn)爲啓停容積法裝置和(hé)啓停質量法裝置，其中，容積法主要用(yòng)于容積式流量計的(de)檢定，質量法主要用(yòng)于質量流量計的(de)檢定。用(yòng)于啓停作用(yòng)的(de)閥門起到了(le)對(duì)流量控制的(de)作用(yòng)，但是，在檢定過程中，由于啓停過程是流量、壓力逐漸變化(huà)的(de)過程，對(duì)流量計的(de)誤差有一定的(de)影(yǐng)響。這(zhè)個(gè)影(yǐng)響究竟有多(duō)大(dà)，這(zhè)就是JJG164-2000《液體流量标準裝置》檢定規程中寫到的(de)裝置的(de)啓停效應檢定，也(yě)是該試驗研究的(de)目的(de)。但是由于啓停裝置一般不配備計時(shí)器，因此采集閥門啓停的(de)時(shí)間存在一定的(de)難度。該試驗中裝置配置的(de)是FISHER氣動球閥，通(tōng)過氣動控制的(de)電壓信号來(lái)實現對(duì)啓、停時(shí)間的(de)精确測量，通(tōng)用(yòng)計數器準确度爲10-8，采用(yòng)的(de)CMF科裏奧利質量流量計爲0.1級。整個(gè)試驗原理(lǐ)圖如圖1所示。
 

<CTSM>圖1啓停效應檢定試驗原理(lǐ)示意圖</CTSM>
 

如圖1所示，水(shuǐ)流經過質量流量計、閥門流入電子秤，通(tōng)用(yòng)計數器設置爲“高(gāo)→低”T間隔測量模式。測量開始時(shí)，操作控制櫃發出開啓信号(5V高(gāo)電平)打開閥門，計數器觸發而開始計時(shí)，水(shuǐ)流由零至設定流量Q test而進入電子秤，質量流量計的(de)脈沖數也(yě)随之被采集；一段時(shí)間後，操作控制櫃發出停止信号(0V低電平)關閉閥門，此時(shí)可(kě)讀取電子秤的(de)累積質量、通(tōng)用(yòng)計數器的(de)測量時(shí)間、質量流量計發出的(de)脈沖數等參數。

二、試驗方法與結果分(fēn)析

依據JJG164-2000，啓停質量法裝置的(de)标準不确定度主要由電子秤、計時(shí)器、啓停閥門、标準砝碼的(de)不确定度合成，其中啓停閥門的(de)不确定度就是JJG164-2000中所描述的(de)啓停效應，主要參照(zhào)換向器的(de)流量計檢定法。此次主要的(de)試驗方法可(kě)歸納爲:
 

按檢定流量計的(de)方法測量1次，記錄電子秤讀數M 11、測量時(shí)間t 11和(hé)流量計脈沖數N 11；在與t 11大(dà)緻相同的(de)測量時(shí)間内，操作閥門m 次啓停(m ≥10)，記錄電子秤讀數M 21、測量時(shí)間t 21和(hé)流量計脈沖數N 21；這(zhè)兩次測量作爲1組試驗，重複進行n 組(n ≥10)試驗，記錄M 1i 、M 2i 、t 1i 、t 2i 、N 1i 及N 2i (i =1，2……n )。
 

首先計算(suàn)出閥門啓停的(de)時(shí)間差Δt ，如式(1)、式(2)所示。

 

然後結合裝置最短測量時(shí)間t min計算(suàn)出閥門的(de)A類不确定度s 和(hé)B類不确定度u ，如式(3)、式(4)所示:

 

以該試驗的(de)Q max流量試驗爲例，在系統已經穩定運行一段時(shí)間後，進行一次連續流量試驗後緊接著(zhe)進行一次斷續流量試驗，爲1個(gè)循環。這(zhè)樣連續進行10個(gè)循環，期間相關的(de)參數也(yě)同時(shí)記錄，最終的(de)試驗彙總數據如表1所示。
 

<CTSM>表1試驗數據彙總表</CTSM>
 

其中，由于通(tōng)用(yòng)計數器每次閥門“啓→停”得(de)到的(de)時(shí)間爲1次時(shí)間間隔，因此，10次斷續試驗時(shí)的(de)測量總時(shí)間t 2i 由10次“啓→停”時(shí)間間隔累加得(de)到，源數據如表2所示。
 

<CTSM>表2斷續流量測量時(shí)間</CTSM>
 

該裝置t min=30s，根據前面公式，計算(suàn)得(de)出:
 

Δt =-0.00156s，s =0.00297%，u =0.00260%
 

裝置的(de)常用(yòng)流量、最小流量也(yě)按此方法進行。
 

通(tōng)過試驗和(hé)分(fēn)析，閥門啓停過程的(de)不對(duì)稱性主要影(yǐng)響B類不确定度，但由于用(yòng)到了(le)流量計脈沖來(lái)計算(suàn)閥門的(de)A類不确定度，故啓停效應檢定很大(dà)程度受到了(le)試驗用(yòng)流量計的(de)影(yǐng)響。因此，在選用(yòng)流量計時(shí)應考慮其特性，如JJG164-2000中所述，試驗用(yòng)流量計應“穩定性好、響應速度快(kuài)”，雖然啓停過程短暫，但是由于啓停的(de)特殊性，需要選用(yòng)的(de)流量計能對(duì)極低的(de)流量有很好的(de)響應，并且零點要比較穩定，受介質和(hé)環境影(yǐng)響小。目前，電磁、渦輪等速度式流量計雖然總體特性比較穩定，但在微小流量時(shí)特性不是很好，受介質流場(chǎng)影(yǐng)響大(dà)，一般檢定時(shí)往往通(tōng)過換向器法來(lái)檢定，故一般的(de)速度式流量計很難被該方法采用(yòng)。
 

該試驗專門對(duì)科裏奧利質量流量計的(de)K 系數作了(le)一個(gè)比較分(fēn)析，從表1中的(de)K系數變化(huà)可(kě)以看出，在閥門啓停10次後，得(de)到的(de)流量計K 2i 系數與正常檢定時(shí)的(de)K 1i 系數相差爲萬分(fēn)之幾，最大(dà)的(de)隻有0.04%。衆所周知，一般的(de)速度式流量計經過這(zhè)樣的(de)10次連續啓停無法很好地複現K 系數，因此，檢定啓停法裝置時(shí)建議(yì)采用(yòng)重複性好的(de)科裏奧利質量流量計，在微小流量也(yě)有著(zhe)較好的(de)特性。同樣，在介質密度比較穩定、介質比較清潔的(de)情況下(xià)，也(yě)可(kě)以選用(yòng)高(gāo)精度的(de)容積式流量計。另外，脈沖數的(de)多(duō)少也(yě)影(yǐng)響測量準确度，尤其在進行最小流量啓停效應時(shí)更顯得(de)明(míng)顯。故試驗前需要對(duì)被選用(yòng)流量計的(de)儀表系數進行專門設置，通(tōng)常情況下(xià)隻要裝置采集允許，流量計輸出信号頻(pín)率應盡量設置高(gāo)一些，這(zhè)樣可(kě)提高(gāo)測量準确度。這(zhè)次試驗前設置流量計爲最大(dà)流量，對(duì)應10000Hz。
 

此外，在互不影(yǐng)響安裝要求的(de)前提下(xià)也(yě)可(kě)以在管路中安裝兩台不同的(de)流量計同步進行啓停效應的(de)試驗，通(tōng)過采用(yòng)不同流量計的(de)結果的(de)一緻性和(hé)差異性來(lái)對(duì)一套裝置進行特性分(fēn)析。

三、結束語

通(tōng)常的(de)帶換向器的(de)液體流量裝置的(de)檢定，由于換向器一般是帶有電信号的(de)，因此檢定相對(duì)簡單，但是在檢定啓停法的(de)裝置時(shí)，啓停效應的(de)高(gāo)精度測量通(tōng)常難以實現。從這(zhè)次試驗結果看，通(tōng)過這(zhè)個(gè)方法可(kě)實現液體流量裝置啓停效應的(de)高(gāo)精度檢定，也(yě)可(kě)以作爲在使用(yòng)流量裝置或建設流量裝置時(shí)對(duì)閥門啓停特性的(de)一個(gè)高(gāo)精度的(de)驗證方法，同樣也(yě)适用(yòng)于各種類型流量計的(de)K系數啓停影(yǐng)響試驗分(fēn)析。