空氣流量標準裝置 1．結構 以渦輪流量計作為標準表的空氣流量標準裝置（簡稱為空氣流量標準裝置）的典型結 構如圖1所示，主要由氣泵、若干條管路、若干臺渦輪流量計、計時器和控制設備等組成。 圖1渦輪流量計為標準表的空氣流量標準裝置 渦輪流量計直接脈沖輸出，性能穩定、重復性好、易于控制，因此，其作為標準使用在 標準表法空氣流量標準裝置上是可行的。 渦輪流量計前后直管段應符合安裝要求。渦輪流量計應在同樣流體條件的上一級空氣流 量標準裝置上檢定溯源。 2．工作原理 空氣流量標準裝置的基本原理是基于流體力學的連續牲方程。以m個渦輪流量計為標 準器，使空氣在某個流量下連續通過渦輪流量計和試驗管路，此時渦輪流量計處的空氣累積 體積流量為 式中Kw-第w臺渦輪流量計的儀表常數，m³； Nw——第w臺渦輪流量計的累積脈沖數； Qvw——w臺渦輪流量計測量的體積流量，m³； Qvo——m臺渦輪流量計的累積體積流量，m³。 對每一臺渦輪流量計，其儀表常數定義如下： 式中Q——某流量點渦輪流量計測量的體積流量，m3； N——某流量點渦輪流量計的累積脈沖數； K——某流量點渦輪流量計的儀表系數，1／m3。其值是檢定時該流量點多次檢定的算術平均值。 試驗管路處的空氣累積體積流量為 式中 Qv —— 試驗管路處的空氣累積體積流量，m³； Qw —— 渦輪流量計處的累積體積流量，m³； T—— 試驗管路處的空氣熱力學溫度，K； p —— 試驗管路處的空氣絕對壓力，Pa； To —— 渦輪流量計處的空氣熱力學溫度，K； Po —— 渦輪流量計處的空氣絕對壓力，Pa。 試驗管路處的瞬時體積流量為 檢測流量計時，首先按照被檢流量計的檢定流量點選擇渦輪流量計，并進行組合。將不 參與試驗的渦輪流量計的上、下游閥門關閉，打開已選渦輪流量計的上、下游閥門，啟動鼓 風機使空氣流向已選渦輪流量計和被測流量計。然后，調節流量使流量達到試驗流量點。流 量穩定一段時間后，同時測量渦輪流量計的脈沖數和被測流量計輸出值。經一定時間后，再 同時停止記錄渦輪流量計的脈沖數和被測流量計輸出值。比較兩者的流量值，從而確定被測 流量計的計量性能。 3．檢定 空氣流量標準裝置的檢定按JJG 643-2003《標準表法流量標準裝置》進行。 (1)渦輪流量計的檢定 渦輪流量計按JJG1037-2008《渦輪流量計》中的方法進行檢定。定點使用的渦輪流量 計，檢定每個使用流量點，每點檢定次數不少于6次。渦輪流量計的檢定結果，應給出對應 于各檢定流量點的儀表系數。 ①渦輪流量計儀表系數的相對標準不確定度 式中Uj-第j個檢定點的儀表系數的相對標準不確定度，%； Sk——第j個檢定點的儀表系數標準偏差，1／m³； Kj——第j個檢定點的儀表系數平均值，1／m³。 第w臺渦輪流量計的儀表系數的相對標準不確定度Uw： ②并聯m臺渦輪流量計按式計算m臺渦輪流量計的儀表系數的相對標準不 確定度U21： 式中 U21 —— 作為標準表的流量計的相對標準不確定度； qw —— 第w臺作為標準表的流量計的對應流量，m³／h。 (2)空氣流量標準裝置的給出流量的相對不確定度 ①渦輪流量計處的氣體累積體積流量測量合成相對標準不確定度 式中U21 —— 作為標準表的流量計的標準不確定度； U22 —— 檢定作為標準表的流量計的上一級流量標準裝置的合成標準不確定度； U23 —— 作為標準表的流量計檢定時沒帶配套儀表一起檢定，配套儀表引入的流量測 量不確定度； U4 —— 怍為標準表的流量計檢定時的流體條件與使用時不一致，其影響引起的不確 定度； U25 —— 數據采集、信號處理、數據處理及通信不確定度所引起的流量測量不確定度。 ②渦輪流量計處的空氣瞬時流量的合成相對標準不確定度： 式中U1 —— 測量時間的A類測量相對標準不確定度； U2—— 測量時間的B類測量相對標準不確定度； U3—— 標準計時器的測量相對標準不確定度。 ③試驗管路處的空氣累積體積流量合成相對標準不確定度： 式中U27 —— 試驗管路處溫度測量不確定度引起的給出流量相對標準不確定度； U28 —— 試驗管路處壓力測量不確定度引起的給出流量相對標準不確定度； U29 —— 渦輪流量計處溫度測量不確定度引起的給出流量相對標準不確定度； U30 —— 渦輪流量計處壓力測量不確定度引起的給出流量相對標準不確定度。 ④試驗管路處的空氣瞬時體積流量測量合成標準不確定度： ⑤空氣流量標準裝置給出流量的相對擴展不確定度： 計算相對擴展不確定度U．： Ur =k · Ue （k=2） 4．檢定結果 檢定渦輪流量計的上一級空氣流量標準裝置，應列出： (1) DN (2)流量范圍 (3)給出累積體積流量的相對擴展不確定度U2 渦輪流量計為標準表的空氣流量標準裝置，應列出： (1)檢定點的儀表系數 (2)給出流量的相對擴展不確定度Ut (3)給出流量的穩定性 (4)最短測量時間tmin。 5．檢定周期 空氣流量標準裝置的檢定周期與渦輪流量計的檢定周期相同。若渦輪流量計的準確度為 0.1，0.2，0.5級時，其檢定周期為1年，當渦輪流量計的淮確度低于0.5級時，檢定周期 為2年。 6．例題 某空氣流量標準裝置，由一臺DN50渦輪流量計（作定點使用的標準表）、一根DN50 的試驗管路和控制設備組成，主要用于DN50流量計的檢定。渦輪流量計檢定帶配套儀表， 檢定時與空氣流量標準裝置的流體條件相同，檢定數據及檢定結果如下。請給出空氣流量標 準裝置試驗管路處的累積體積流量的相對擴展不確定度。 (1)渦輪流量計在10000L鐘罩空氣流量標準裝置上檢定，檢定結果見表1。 按式計算： U21 = 0. 09% 由給定條件可知： U23 = U24 = 0 由檢定證書可知： U22=0.1% U25=0.05% (2)溫度測量的不確定度：渦輪流量計處和試驗管路處溫度計的允許誤差為 ±0.1℃，則 (3)壓力測量的不確定度：渦輪流量計處和試驗管路處壓力計不確定度分量為 0. 02%，則 U8 =U30=0.02% (4)空氣流量標準裝置的相對不確定度：按式(5-40)計算試驗管路處的空氣累積體 積流量合成相對標準不確定度，則 Ue=0.15% 計算試驗管路處的空氣累積體積流量相對擴展不確定度： Ut=K·Ue=0.30% （k=2） 標準裝置的累積時間內流量穩定性應在最小流量、最大流量下進行檢定，作為例子僅給 出最大流量下的數據及檢定結果。 (5)空氣流量標準裝置的檢定結果 檢定渦輪流量計的鐘罩空氣流量標準裝置，應列出： ①DN= 50mm ②流量范圍 ③給出累積體積流量的相對擴展不確定度：Ur=0.2%，k=2。 渦輪流量計為標準表的空氣流量標準裝置，應列出： ①檢定點的儀表系數。 ②試驗管路處的空氣累積體積流量相對擴展不確定度：Ur=0.30%，k=2。 ③流量穩定性：0. 02%。 (6)空氣流量標準裝置的檢定周期為1年。
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