发布技術资料
您现在所在的位置 > 儀表網 > 仪表技術 > 行業論文

國標校准方法用于濃密膏體管道流量測量

2019-09-24 09:23:24  |  人氣:1126
----------發布人----------

江蘇三信儀表有限公司

進入該公司展台

國標校准方法用于濃密膏體管道流量測量装置的

 

濃密膏體管道流量測量裝置是專爲濃密膏體領域的實驗研究和工程需要研發的一種流量計,該流量計必須要經過定期校准才能投入使用。爲找到適于濃密膏體管道流量測量裝置使用的校准方法,分析了多個標准中規定的方法稱重法、容積法、標准表法和標准體積管法,通過分析比較,***終得出只有稱重法和標准體積管法能夠適應不同含固量、不同電導率及不同流動性的濃密膏體,故建議此兩種方法作爲濃密膏體管道流量測量裝置校准的方法。

0.引言

浓密膏体具有含固量高、黏度大、颗粒细、电导率低、管道输送流速慢等特点,目前难以用已知的各种流量計来测量。迫于工程实践和实验研究的需要,自主研发了一种浓密膏体管道流量测量装置 。该装置本质上是一种通过测量流速得到流量的速度式流量計。爲改善输出精度,每一台流量計在出厂使用前必须要经过校准,故浓密膏体管道流量测量装置也必须经过校准才能投入使用。

現行標准 GB( 國際標准 ISO) 规定的液体流量計校准方法有稱重法包括靜態稱重法和動態稱重法、容積法包括靜態容積法和動態容積法、標准表法和標准体积管法。一般生产流量計的厂家校准流量計时,用標准表法或者標准表与稱重结合的方法。爲此研究分析了多个標准的校准方法,并探讨能适用于浓密膏体管道流量测量装置的校准方法。

 

1.稱重法

 

標准 GB /T 17612—1998《封閉管道中液體流量的測量 稱重法》规定在已知时间间隔内测量流入稱重容器内的流体质量以确定封闭管道内流体流量的方法,爲稱重法。其原理又分静态和动态两种。只要液体的蒸气压力不至于使稱重容器中的液体由于蒸发而溢出的量影响所需的测量精度亦稱准確度,並且確保液體充滿管線且在測量段內不存在氣穴,就可以使用該方法。由于這種方法的度很高,故必須要知道液體密度,才能作爲基准的方法來校准其它的質量流量測量或容積流量測量。

 

1 1 静态稱重法

 

1) 基本原理。如圖 1 所示,其工作過程爲確定容器和容器內剩余液體的初始質量 m0 ( 去皮。操作換向器使液體流入稱重容器直到認爲的量足以達到所要求的度,同時啓動計時器以測量注液時間 t( 放料、計時。確定容器和收集在容器內液體的***終質量m1 ( 稱重

 

由此,注液期間內的平均質量流量是 qm :

 

 

2)  誤差分析。僅考慮系統誤差和隨機誤差兩個主要誤差源。

 

系統誤差來源種類及消除方法:

 

( 1) 由衡器所産生的誤差 杆秤上刀口的位置、大氣浮力估計,采用替代稱重技術即電子秤)可以消除前者。

 

( 2)  由計時裝置所引起的誤差,若采用現代設備,計時誤差小于 1 ms 時可忽略。

 

( 3)  由換向系統所引起的誤差,取消換向系統可以消除該誤差。

 

( 4) 由密度測量引起的誤差溫度或密度測量裝置引起的誤差

 

隨機誤差來源種類及消除方法:

 

( 1 ) 由衡器引起的误差,標准 GB /T 17612—1998 中給出了估算方法。

 

( 2)  由換向器引起的誤差,取消換向系統可以消除該誤差。

 

1 2 动态稱重法

 

1) 基本原理。如圖 2 所示,其工作過程爲当收集在容器内的液体到达预定初始质量时启动计时器。当被收集的液体到达预定的***终质量时停止计时器。其计算公式也爲式( 1) 、式( 2) 

 

2) 误差分析。由于动态稱重法不使用换向器,故不会产生静态稱重法中提到的误差。不过动态稱重法会产生静态稱重法中的误差,消除方法前面已经提到。动态稱重法还受到以下四个动态现象影响,可能引入新的误差:

 

( 1) 在***初与***终的稱重点之间注入液体冲击力的变化。

 

( 2)  由于容器中液位升高所形成的注入液柱,是容器收集到額外的液體量。

 

( 3)  容器中液體波動所引起的力。

 

( 4) 衡器和稱重容器内液体的惯性变化,其结果是使平衡杆秤加速到计时器启动点所需的时间发生变化。

 

總體上看,(1) ( 2) 两项产生的力大小相等而方向相反,可以抵消。而容器中爲浓密膏体的情况下,如果不产生明显的波动,则( 3) 项引起的误差较小。標准中基于平衡杆秤尺寸参数,给出了 ( 4) 項引入的計時近似誤差 的估計公式,且 t的***大值爲 0 5% 。另外,使用其它稱重技術替代平衡杆秤,可以消除第( 4) 項引入的誤差,即四種動態現象對計時的影響都有條件消除或忽略不計。

1 3 適用性分析

将以往浓密膏体特性研究实验中使用的稱重法与上述两种方法比较,其原理符合静态稱重法,但实验中采用人工计时,不符合標准中自动触发计时器的规定,须改进计时方法提高测量准确度,达到能够用于校准工作的精度。

 

2.容積法

 

容積法分爲静态容積法和动态容積法,其测量装置同圖 1 和圖 2,只是将衡器换作量筒。根据標准 GB /T 3214—2007《水泵流量的測量方法》計算公式如下:

式中,Vr 爲在 t 時間內注入量通內的液體體積。

 

由于濃密膏體含固量較高時,常溫常壓下不具有流動性,無法自然形成平整的液面,不適宜用量筒測量其體積。但濃密膏體含固量較低時,具有一定的流動性,可以使用具有體積測量功能的容器 ( 量筒等測量所收集的濃密膏體的體積,再利用式3) 算出體積流量。

 

這種方法的缺點是只適用于含固量較低、具有一定流動性的濃密膏體,而優點是省去了質量到體積的換算過程,消除了密度測量帶來的誤差。

3.標准表法

 

標准表法的原理主要是依据流体力学流量连续性方程。若一台標准表与被校验流量計簡稱被校儀表串联,使校准流体在相同时间间隔内连续通过標准表和被校仪表,任何时刻流过两台表的质量流量 Qm 是相等的,忽略通过两表流体密度的差异,认爲任何时刻流过两台表的体积流量 Qv 是相等的。同时读取標准表和被校仪表的读数,比较两者的输出流量,从而确定被校仪表计量性能P

 

 K 爲標准仪表数据与被校仪表数据的比值,即仪表系数:

式中,Qvs 爲標准表测量的体积流量; Qvt 爲被校仪表测量的体积流量。

 

分析以往浓密膏体管道输送实验的数据,可得出浓密膏体管道流量测量装置的精度等级爲1 0,故校准濃密膏體管道流量測量裝置須采用精度等級高于 1 0 的仪表,至少爲 0 5,高兩級以上 ( 即高于0 1) 爲***佳。由于浓密膏体的含固量高、电导率低、流速慢,目前只有含固量低于 63% 的煤泥能够,用电磁流量計测出流量 并且精度等级爲 0 5

因此,該方法也是有條件的適用,不是適用。

 

4.標准体积管法

 

標准体积管法是由液体驱动并沿着標准容积段移动的球形或圆柱体物体,当它通过標准容积段时,能置换出两个检测开关之间已知体积的液体。置换器具有与管壁紧密接触的弹性密封面,以防止液体的漏失,分爲球式和活塞式。该方法***早应用于石油行业,標准亦是由石油行业標准升级而来。

 

1988 年的標准 GB /T 9109 3—1988 《原油動態計量 固定式標准体积管安装技術规定》中大篇幅介绍了球式標准体积管,仅在***后提到了一款从国外引进的活塞式標准体积管,可见当时国内该方法的校准大多使用前者,而后者只有进口設备。到了1998 年,標准 GB /T 17286 4—1998 《液態烴動態測量 体积计量流量計检定系统》中就已经详细规范了活塞式標准体积管,同一时期还涌现了许多相关论文,后来诞生了一些相关专li,可见在国内活塞式逐渐成爲该方法的主流。

4 1 球式

 

 3  GB /T 13282—1991 《体积管式流量测量校准装置》中描述的球式標准体积管法原理圖。利用球式置换器将两个检测开关间標准体积管中的液体排出,并测量两个检测开关传出信号的间隔时间,則體積流量 qv :

 

4 2 活塞式

 

 4 爲实用新型专li201120316770 9 公布的一种活塞式標准体积管,其原理正是利用活塞作爲置换器,将標准体积管中的液体排出。若已知液体排出的启停时间间隔 tp ,標准体积管的体积爲 Vp ,則體積流量 qv :

 

4 3 適用性分析

由于浓密膏体管道输送的驱动設备爲活塞泵,可见活塞式標准体积管法用于浓密膏体也是可行的。该方法体积数据精度由標准容腔来保证,避免了测量的不确定性,校准时只产生计时误差,精度较高。另外,活塞式操作自动化程度高,是校准专用的较佳仪器。

 

5.結語

 

1) 通常一个工厂一段时间内生产出的浓密膏体的物理特性应是相对稳定的,故浓密膏体管道流量测量装置校准时要采用使用地产出的浓密膏体,才能保证测量输出的准确性。这就要求所选用的校准方法能够适应不同物理特性的情况,包括不同的含固量、不同的电导率及不同的流动性等。因此,在一定物理特性条件下才能适用的方法不能满足浓密膏体管道流量测量装置的校准工作。通过研究分析,四种校准方法中,只有稱重法和標准体积管法可以满足上述要求。

 

2) 根据標准提倡使用先进衡器的精神,采用电子秤代替稱重法標准举例中的杆秤,可以消除一部分误差,提高测量精度,而改进后的稱重法不仅可以直接用于浓密膏体研究领域实验数据的测量,而且可以作爲其工程领域流量测量装置的可靠校准方法。

 

3) 目前没有专门使用浓密膏体进行校准的標准体积管,一方面可以考察其他领域使用的設备是否可以直接引入本领域使用,另一方面可以設计本领域适用的標准体积管,但该校准設备必须要经过检定认可。

 

儀表知識庫


媒體平台


儀表站,幫你做
生意的APP

微信公衆號新浪微博投稿聯系媒體合作建議反饋


新手指南
了解儀表網賣家注冊買家注冊操作指南手机版儀表網
旗下子站
流量儀表溫度儀表壓力儀表液位儀表氣體檢測工控儀表
站點導航
找資訊找企業找産品找展會找品牌
本站服務
會員服務企業建站廣告服務SEO優化興旺通在線投訴

返回首頁