玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)是一種使用簡(jiǎn)單、讀數(shù)方便、用途十分廣泛的瞬時(shí)流量測(cè)量?jī)x表。在環(huán)境保護(hù)設(shè)備儀器這個(gè)范疇里用量多達(dá)三萬(wàn)余臺(tái)/年。因此,選好、用好這種儀表,極為重要。
一、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的品種及選用
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)根據(jù)它的用途和適應(yīng)范圍可分為:普通型、帶筋錐管型,微小流量及小外形型、耐腐型玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)、實(shí)驗(yàn)室型、保溫型、報(bào)警型和耐高壓型八個(gè)系列。按照國(guó)家制訂的儀表系列型譜,不論哪個(gè)系列,最多包括從1毫米到100毫米共12個(gè)口徑數(shù),可測(cè)量的流量范圍是:液體(水)0.1毫升/分一40立方米/時(shí),氣體(空氣)1毫升/分一1000立方米/時(shí)。用于環(huán)保儀器配套的玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)一般口徑不超過10毫米,測(cè)盆的流量屬小流量范圍。
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的選用可從以下幾個(gè)方面考慮。
1.測(cè)量的對(duì)象。即測(cè)量介質(zhì)種類、壓力大小、化學(xué)性質(zhì)。如液體介質(zhì)、氣體介質(zhì),對(duì)具腐蝕性的介質(zhì)則應(yīng)選擇耐腐流量計(jì)。
2.流量計(jì)本身性能。上述條件確定后,一般講,若價(jià)格沒有大的變化,可優(yōu)先選用針閥置于流量計(jì)上部的,有較大流通孔的,是道接流量刻度的,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的,外部尺寸較小的等等。如是小流量范圍,則可選用球浮子式,因它測(cè)量時(shí)穩(wěn)定、不易積塵、精度較高、互換性好。
3.根據(jù)價(jià)格選用。一般講,精度高的價(jià)格高。要根據(jù)測(cè)量目的選用儀表精度等級(jí),如只須控制測(cè)量介質(zhì)通過星,經(jīng)試運(yùn)行調(diào)整,以后需始終穩(wěn)定這個(gè)通過盤,那么精度就是次要的。
二、玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度修正
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度,是用近于理想流體的水和干燥空氣作介質(zhì)標(biāo)定得到的。但在流量計(jì)的使用現(xiàn)場(chǎng),有兩種情形不能道接使用它的刻度值:一是測(cè)量介質(zhì)不是水和空氣,二是測(cè)量介質(zhì)雖為水和空氣,但其狀態(tài)(溫度、壓力)與刻度狀態(tài)有別。這樣,在使用流量計(jì)時(shí),為獲得正確測(cè)量結(jié)果,就出現(xiàn)了需要把刻度值進(jìn)行修正的問題。因而,解決好玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度修正,是用好這種儀表的關(guān)鍵。
考慮到環(huán)保儀器使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)大量的用來測(cè)氣體介質(zhì)流量,因此下文僅就氣體介質(zhì)測(cè)呈時(shí)的刻度修正進(jìn)行討論。由于氣體介質(zhì)的粘度很大,故而討論時(shí)略去粘度影響。實(shí)踐證明,這不影響修正后的精度。
下面是轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量一般表達(dá)式:
式中,
a—流量系數(shù),無(wú)量綱。
△F—由錐管內(nèi)壁與浮子讀數(shù)邊間構(gòu)成的環(huán)隙面積,隨浮子高度而變(M2)。
Vf—浮子體積(M3)。
Df—浮子最大截面積(M2)。
ρf—浮子密度(kg/M3)。
ρ—被測(cè)介質(zhì)密度(kg/M3)。
g—重力加速度(9.81M/S2—海平面).
式(l)是不考慮介質(zhì)粘度影響的計(jì)算式。從(1)式可明顯得出:當(dāng)一臺(tái)流量計(jì)浮子位置高度確定后,被測(cè)介質(zhì)密度p是唯一的變數(shù),如果被測(cè)介質(zhì)密度不同,則介質(zhì)通過流量計(jì)的流量也不同。因此,刻度修正實(shí)際上也就是流量修正。
如果兩種不同密度ρ1、ρ2的介質(zhì)分別通過同合轉(zhuǎn)子流量計(jì)時(shí),若浮子平衡在同一位置上,由(l)式得轉(zhuǎn)子流量計(jì)密度換算的基本式:
式中,Pl、T1和P2、T2是同一介質(zhì)的兩種狀態(tài),分別用壓力和溫度兩個(gè)參數(shù)表示。可見,對(duì)同種氣體介質(zhì)而言,其密度換算完全可以轉(zhuǎn)化為不同狀態(tài)下的溫度、壓力換算。這樣,對(duì)于測(cè)量同種氣體介質(zhì)流量的刻度修正,最終變成了溫度、壓力的狀態(tài)修正(實(shí)質(zhì)上是密度修正),顯而易見,這是一般使用單位極易實(shí)現(xiàn)的修正方法。
(一)在使用現(xiàn)場(chǎng),從流量計(jì)刻度讀數(shù)如何求取實(shí)際流最值？
在使用現(xiàn)場(chǎng),應(yīng)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)的目的只有一個(gè):且口檢測(cè)被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量。但是,不少使用單位忽略了現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)與流最計(jì)刻度狀態(tài)(即標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))的不伺,直接以流量計(jì)刻度讀數(shù)作為被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量,值,十分明顯,這個(gè)實(shí)際流量值是不真實(shí)的,它會(huì)給流量計(jì)的測(cè)量帶來誤差,從而給配套儀器最后的監(jiān)側(cè)結(jié)果造成謬誤。
在現(xiàn)場(chǎng),從流盤計(jì)刻度讀數(shù)求取實(shí)際流量值,實(shí)質(zhì)上是將流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)伏態(tài)下的流量值換算成現(xiàn)場(chǎng)工況下的流量值。我們?cè)O(shè)現(xiàn)場(chǎng)工況有關(guān)參數(shù)代號(hào)分別為實(shí)際流量Q;介質(zhì)壓力P和溫度T,轉(zhuǎn)子流量計(jì)刻度的有關(guān)參數(shù)代號(hào)分別為流量QN,標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的壓力P。和溫度To,根據(jù)(4)式有；
利用(5)式,可以很方便地在現(xiàn)場(chǎng)從流量計(jì)讀數(shù)求得被測(cè)介質(zhì)實(shí)際流量值。需要特別指出:用(5)式計(jì)算時(shí),P、P。、T、T。都應(yīng)代入絕對(duì)值,而P是表前壓,應(yīng)在流量計(jì)上游側(cè)、并緊靠流量計(jì)的管路部位側(cè)取。
例:使用某空氣采樣儀,運(yùn)行時(shí),采樣儀上轉(zhuǎn)子流量計(jì)讀數(shù)為500毫升/分,測(cè)表前壓為-100mmH2O(因使用抽氣泵,所么是負(fù)壓),現(xiàn)場(chǎng)溫度為30℃,求此時(shí)空氣的實(shí)際流量值。
解:根據(jù)測(cè)定的數(shù)據(jù),有:
這里,因?yàn)镻。用mmHg作單位,所以mmH20必須化成mmHg,計(jì)算時(shí),只須將毫米水柱值除以13.6即可。
從上例結(jié)果看出,盡管現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)相差不大,但對(duì)測(cè)量結(jié)果卻產(chǎn)生了22毫升/分(為標(biāo)準(zhǔn)值的4.4%)的差值。換句話說,如果不修正,則流量值會(huì)產(chǎn)生4.4%的誤差!
(二)用戶根據(jù)實(shí)際使用流量,如何選購(gòu)合適的轉(zhuǎn)子流量計(jì)?
這個(gè)問題恰是上遠(yuǎn)(一)的逆過程,只需把(5)式反過來即成:
這里,Q是實(shí)際使用流量;P、T、P。、T。都為已知,用(6)式計(jì)算出的QN即為將要選購(gòu)的轉(zhuǎn)子流量計(jì)的刻度流量值。注意,Q應(yīng)是常用流量。為保證流量計(jì)使用時(shí)有足夠精度和余量,選購(gòu)玻璃轉(zhuǎn)子流最計(jì)的上限應(yīng)為QN的1.5倍。
強(qiáng)調(diào)此條的重要性,因?yàn)?如果當(dāng)被測(cè)介質(zhì)壓力較大時(shí),它是絕對(duì)不可忽略的。例如,若被測(cè)介質(zhì)壓力為3kg/cm2,并假定溫度與標(biāo)準(zhǔn)溫度相差無(wú)幾,則P=3+1=4kg/cm2 (絕對(duì)單位,Po=1),代入(6)式后將得到QN幸ZQ。就是說,若常用流盤為Q,則合宜的流量計(jì)上限應(yīng)為1.5x2Q=3Q,如此時(shí)仍按Q選購(gòu)流量計(jì)。
玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)的密度換算還可以通過圖解法來進(jìn)行。測(cè)量液體介質(zhì)時(shí)的刻度修正往往涉及粘度修正,而粘度修正是十分繁雜的,計(jì)算較為困難。盡管如此,還有別的方法可彌補(bǔ),限于篇幅,這里不累述。
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