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详细阐述非标刻度气体转子流量计的流量换算要素
发布日期：2017-07-28 来源： 作者： 浏览次数：
【导读】：简要分析了非标刻度气体转子流量计的流量换算问题，研究了气体转子流量计的使用原理和应用情况可知，转子在垂直锥形管中，并且随着流量的变化而升降。......
摘 要：简要分析了非标刻度气体转子流量计的流量换算问题，研究了气体转子流量计的使用原理和应用情况可知，转子在垂直锥形管中，并且随着流量的变化而升降。同时，详细阐述了非标刻度气体转子流量计的流量换算要素，其中主要有标况流量，转子流量传感器流出系数标定，应用分析等，以期为相关工作者提供一定的理论依据。
1 流量换算概述
气体转子流量计是将某种气体当作介质，按照某一状态下的标况刻度的。如果被测介质与实际工况、刻度时的介质工作状态一致，那么，转子流量计输出的刻度就是实际流量，这种情况就不需要对其进行换算。但是，在实际测量过程中，因为气体介质或者相应的工作状态、刻度时之间存在一定的差异，所以，转子在测量管中相同位置代表的流量值和刻度时也是不同的。要想正确运用气体流量计，就一定要了解它们之间的换算关系。
在实际范围内，一般情况下，气体转子流量计是将空气作为介质，在标准状态下、标况体积流量下进行刻度的。在世界范围内，对于标准定义有 2 种，我国采用的是 101.325 kPa、20e（20 ℃），国外采的是 101.325 kPa、0e（0 ℃）。鉴于这种情况，在《转子流量计检定规程》中详细说明了流量换算方式。在这种情况下对气体流量计进行刻度，并不是根据以上标准进行的。例如，刻度的介质并不是空气，刻度状态并不是标准状态，将用户实际测量的气体集合实际工况下的标况体积流量实施刻度，有时利用一种气体介质实施刻度，但是，在实际的使用过程中，所使用的气体却是另一种，例如氮气或者氧气等。
2 气体转子流量计的使用原理及应用
在使用转子流量计的过程中，转子在垂直锥形管中，并且随着流量的变化而升降，其流通面积有了一定的改变，所以，测量体积的仪表也变成了浮子流量计。气体转子流量计基本工作流程可以通过式（1）表示：
式（1）中：Q 为气体体积流量。
在使用气体转子流量计的过程中，当流量发生变化时，浮子可能会在垂直的锥形管内上下浮动。这时，椎管与浮子之间形成的环形流通面积便会发生一定的变化，即基于这一原理实现对流量的测量。因为这种仪表的机械结构较为简单，加工也十分边界，工作较为稳定，具备较高的可靠性，所以，在其使用过程中，损失的压力也比较小，非常重要的是其可以测量低雷诺书小流量介质，或者被广泛应用于自动控制系统中。椎管转子流量计是由一个锥形管和一个可以在锥形管中上下浮动的转子构成的，其结构如图 1 所示。
在底部一般与垂直管段的法兰连接，这些流体从上往下的流过计量器，这时转子会上下运动。如果管中的流体是自下而上的，当流过转子和锥管时，流体便会被转子截流，转子上游与下游之间承受的压力会有所不同，转子上截面和下截面会产生一定的压力差。这时的转子会受到流体为转子带来的压力、转子在流体中承受的浮力和重力 3 种压力。
3 非标刻度气体转子流量计的流量换算
3.1 标况流量
在分析其适应性时，假定气体转子流量计是将某种气体作为介质的，按照某种状态下的标况体积流量来确定，那么，仪表输出则是刻度状态下的标况流量，其公式为：
式（2）中：Q cn 为刻度气体在刻度装填下的标况流量，Nm 3 /h；Q c为刻度气体在刻度状态下的工况流量，m 3 /h；P c 为刻度状态下产生的绝对压力，kPa；P n 为标准状态下所存在的绝对压力，101.325 kPa；TC 为刻度状态下的绝对温度；T N 为标准状态下的绝对温度。
3.2 转子流量传感器流出系数标定
通过相应的推导，详细分析了转子的第二次节流造成的能量变化黏滞阻力能量损耗问题，同时，在流量系数中添加了损耗节流黏滞阻力能的系数。推导出的流量方程充分考虑了工作机理和工作特性，通过转子流量器数学模型推导出来的结果的正确性得到了有效的提升，但是，分析其在实际中的应用问题，利用数学模型计算出来的黏滞压力损失系数K 不是十分标准。一般情况下，K 值是通过实流标定实验方法得到的，因此，不单独计算这一损失系数。为了使转子流量器数学模型中位置参数的个数保持稳定，主要是将节流黏滞阻力压力带来的损失影响归入到留出系数并体现出来，采取这样的方式就能减少未知数的个数。通过实流实验，利用测得的流量和浮子所产生的高度可以确定流量方程中仅有的一个未知数，这一未知数也就是留出系数，同时，还能获取流量和转子的高度所一一对应的转子流量传感器所对应的流量方程。
3.3 应用分析
某进口气体转子流量计是将二氧化氮作为介质的，其按照800 kPa 和 50 ℃刻度状态下的标况体积流量 Q CN0 对其进行相应的度量。现在测量氮气在工作装填下（P，T）标况（101.325 kPa、20 e）的流量Q N20 。这里所指的刻度状态是：P C ＝（800＋1 011 325）kPa；T C＝50＋273 115 K。
4 结束语
总而言之，非标刻度气体转子流量计的流量换算工程看似简单，但在实际应用过程中，需要详细分析各项相关因素，并分析使用过程中的各种影像因素，从而得出精准的结果。
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