气体小流量计量方法研究与标准装置开发.doc

气体小流量计量方法研究与标准装置开发摘要：随着标准气体检测在化学生产、环境监测、航空航天以及电 了工业等领域的应用，气体计量的溯源以及可靠校准也逐渐受到了重视， 气体计量的方式很多，一般可以分为容积式、压差式以及速度式计量方式, 这几种计量方式各有不同的优点但同时也有一定的局限性随着整体技术 水平的进步，国际上气体计量的装置也得到了一定程度的发展，计量功能 得到扩展，技术指标也有了一定的提高，本文主要探讨气体小流量计量方 法研究与标准装置开发关键词：气体小流量计量方法 标准装置开发研究随着标准气体检测在化学生产、环境监测、航空航天以及电子工业等 领域的应用，气体计量的溯源以及可靠校准也逐渐受到了重视，就目前来 看，关于气体小流量溯源的装置并不多，鲜有的装置价格也-I•分昂贵，使 用的经济性不高因此，需要迫切的研究一种气体小流量的计量方式气 体计量的方式很多，一般可以分为容积式、压差式以及速度式计量方式， 这几种计量方式各有不同的优点但同时也有一定的局限性随着整体技术 水平的进步，国际上气体计量的装置也得到了一定程度的发展，计量功能 得到扩展，技术指标也有了一定的提高，因此，本文的研究主要以国际气 体流量标准装匿为基础进行分析。

1、气体小流量计量方法1.1气体流量计现场应用中存在的问题各种类型的气体流量计输出的信号与工况流量呈现出正比的表现关 系，气体流量计被测介质标态流量刻度一般依照特定工况的变化进行确 定，如果实际工况发生变化，那么就不能按照原刻度的关系去测量，在这 种情况下测量的误差较大要想得到准确的测量结果，必须令实际工况和 设计的工况保持一致性，但实际的工况要稳定在测量的现场中，气体流 量计会配备好流量传感器，同时也会使用一定的补偿方式，由于现场工况 会出现不断的变动，因此，使用人工计算补偿的方式难以测量出准确的流 量，必须耍使用自动补偿的方式进行测量从现场使用的层面来看，气体 流量计主要由流量计算仪、温度传感器、压力传感器、流量传感器、 密度计等部分组成，因此，要保证计量结果的准确性，必须用实际介质在 模拟工况下对气体流量计进行系统的测定1.2现有气体流量标准装置的原理分析1.2. 1钟罩钟罩是气体流量标准装置的一种，其工作原理是将固定液槽与钟罩组 成一个密封的墙体，该种钟罩是可以上下移动的，在其下降的过程之中， 钟罩就可以通过机械式压力的补偿，保证钟罩内部气体压力可以保持一个 周定的值上，不会随着钟罩位置的变化而变化。

在装置工作时，活塞会不 停的运动，会将气缸内部的气体通过流量计和管路排出，当活塞进行匀速 运动时，气缸内部的压力会随之上升，而后逐步趋于某个稳定值一般为 了计算的方便，认为在活塞的运动过程中，体积、压力和温度不发生变化, 当流量计测定时，气体流量标准阀门就会打开，缸体的内径有其固定的数 值，因此，就可以根据活塞运行距离來测定出气体的体积，从而检测出流 量计1.2.2 PVTt法气体流量标准装置卩VTt法气体流量标准装置是一种测量精度较高的设备，应用范|韦|也十 分广泛，在近年来已经在国内外的气体流量测定工作中得到了十分广泛的 应用，目前，PVTI法气体流量标准装置有多种形式，该装置中有固定的标 准容器，在气流浸出容器时，容器内部的气体质量就会随之发生改变，测 量的方式就是通过对特定时间内的测量，根据绝对压力P、气体温度T的 实际变化来计算出气体流出或者流入的质量这种测量方式常常被用作音 速喷嘴的检测，也能够对其他精度较高的气体进行测定该种装置的类型 较多，可以分为多容器型以及单容器型量大类，如果根据气体的流动方式 就可以分为进气式和排气式两种，根据气体压力的不同则分为常压式和高 压式两种。

1. 2. 3 mt法气体流量标准装置mt法气体流量标准装置是通过测定一低昂时间内气体质量的变化来 测定流量的一种标准装置,一般使用正压进气的方式，來测量气体的净质 量为了提高测量的准确性，需要采取适当的方式来提高气体密度，在对 流量进行测量的过程中，要安装好音速喷嘴，与其他的方法相比而言，応 法有着如下的特点：首先，毗法是现阶段下测量准确度最高的方式，也是 最为直接的测量方式；其次，mt法气体流量装置的压力要高于PVTt法气 体流量标准装置压力；最后，讥法测量方式的准确度很高2、气体小流量计量的标准装置开发气体小流量计量装置由微机主控及数据处理单元、PLC控制单元、起 源输出单元、调压稳定单元、机械气体夹表控制、管道连接单元以及音速 喷嘴标准器单元组成该种测量装置主耍由标准容器、音速喷嘴、真空泵、空气圧缩机、管 道阀门、测压仪表、测温仪表、温度计、湿度计、空气处理系统、空气压 缩机以及调压系统等部分组成，在工作时，储气罐可以与调压系统相配合, 输岀压力能够实现连续可调，波动压力会保持在lOOpa以下该种装置的 系统中包括三个音速喷嘴，能够输出0. 1到100L/min的流量由于该种装置智能测定小流量，因此，使用音速喷嘴在测量技校的流 量时，测量的精度难以得到保证，因此，对于0. 18m?/h及其以下流量的 测量需要使用P、V、T、t测量法，也就是说将特定时间t内的气流进入 容积的体积设定为V,再根据热力学温度T和气体绝对压力P的变化来得 出气体的质量。

在以上公式中，qm是气体的流量，卩f、Pi是终态的压力和初态的压 力，V是标准容器的体积，tf到ti是容器中压力变化的时间，R是气体的 常数，Tf、Ti是终态的温度和初态的温度在上式中可以得出，压力变化量AP与容积V式一种正比的关系，容 积V与测竝时间△!:是反比的关系，在测量流量较大时，可以适当的减小 测量时间At和容积V,以便控制要压力的变化值△卩，在测量的流量较小 时，可以使用电容薄膜规则来测量压力的变化值3、气体小流量计量的标准装置的应用在木组系统的应用中，数字控制开关主耍是对喷嘴、风机的被检对象 和气动阀门开关阀来进行控制，在系统中包括三个音速喷嘴，其具体的流 量时由装置流量大小来决定，在检测的过程中，只要输入一个检测参数， PLC就能够根据流量进行自动选择，当流量低于3L/min时，系统就会进入 卩VTt检测模式，在此时，所有的阀门就会关闭，储气容器压力就会升高， 此时，CPU就会自动检测容器中的温度和压力，并通过数字量输入模块来 控制喷嘴开关的时间，在流量超过3L/min以上时，系统就会进入音速喷 嘴模式检测，在此时，CPU就会通过模块来控制喷嘴开关阀，被测表和风 机气动阀的开关就由数字量输出模块进行控制。

参考文献：［1］ 信彦峰，桑培勇•钟罩法复合标准表法气体流量标准装置的设计［期刊论文］•中国计量2009, 03 (10)［2］ 罗艺青•音速喷嘴法气体流量标准装置技术指标选择探讨［期刊论 文］•中国新技术新产品2010, 12 (25)［3］ 尹保来，杨修杰，雷励，潘光玲•基于体积管标准装置的小流量临 界流文丘里喷嘴检定方法研究［期刊论文］.电子测量与仪器学报，2012,10 (15)。