容积式水流量标准装置研究

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1、容积式水流量标准装置研究摘要：水流量标准装置是从事流量测量的关键也是最重要的手段，人们对它的研究一直耒间断过，木文着重研究了装置的设计原理与改进方法。关键词：流量装置计时误差工作量器为了保证各种流量计，如电磁流量让、涡轮流量变送器、玻璃转子流量计、超声波流屋计和节流孔板等等的测量,达到量值传递及准确计量之目的，必须対流量计进行标定和检定。在测量时间间隔内，通过测量流入工作容器的液体体积，在水位停止后测量出收集的液体净体积的方法称作静态容积法。用容积法检测以水为介质的各类流量计的装置，称为容积法水流量标准装置。由湖北省计量测试技术研究院研制的水

2、流量标准装置既是采用容积法。装置采用了国内外许多流量装置的优点，使Z设计更加合理，准确度与口动化程度挤入同类装置的先进行列，获得湖北省科技进步二等奖。中国计量科学研究院以这种型式的装置作为我国封闭式管道的水流量测量的基准，用高精度流量计进行检定系统的复现。一、容积法水流量装置结构简介该装置如图1所示，主要由稳压水源、竹路系统、工作虽器、控制台、换向器等组成。各部分基木作用分述如下：1、稳压水源：当管道阀门开度i定时，若要流量值稳定不变，则要求水源压力保持恒定。稳定型式一般有水塔稳压法，容器稳压法。水塔稳压法能使流量比较稳定，稳定度一般为0.2

3、—0.4%。我们研究的是水塔稳压法，其稳定度超过0.2%,达到了0.14%,属国内领先水平。但水塔法的缺点是水塔不可能做高，故而其压力受高度限制。容器稳压装置占地少，投资省，压力可设置得较高，但其稳压效果不及水塔法。2、管路系统：包括上下水管道、截止阀、整流器、夹表台、瞬时流量指示计、泄水阀、流量调节阀及夹表台前后直管段等，它使整个装置连成一体。3、工作量器：收集某时间间隔内流过被检流量计的液体体积，并确定其数量。它有两种型式：缩颈式和直筒式，前者精度高，后者精度低。为了在有限空间内增人工作量器容积，我们设计了一种横向串联式量器组，为了在有限

4、的空间内增大工作量器容积，我们设计了一种横向串联式量器组，即可分开川，又可作为整体用，极大的扩展了检测流量计的范围。4、换向器：基本用途是改变试验路线出口处的液流方向，使欲计量的液体流入工作量器。它有两种型式：一种是开式换向器，因型式酷似裤衩，所以俗称裤衩式，它对水流状态儿乎无影响。另一种是闭式换向器，容易使水流产生回波，从而影响水流得稳定性，但开式换向器的噪音大于闭式换向器。5、控制台：-•般含有计时器、计数器、控制开关和按钮，它控制着空压机的启停，工作量器放水阀的开关，换向器的换向换还，换向过程屮的计时等。微机系统己广泛用于整个装置的控制

5、与计算。二、装置的工作原理与设计流最的定义是单位时间内流过侑效截曲的液体数量。而经过任何标准流最装置管路的液体流量近似为：Qv=l(t)dt=V/1(1)式l

6、l：T—测量的时间值；Qv(t)-以吋间为函数的容积流量：V・T时间内流过的液体体积。因此测得时间T及T时间流入工作量容器得容积，就可求得管道屮标准流量Q,再与被检流量计的指示流量比较，求出误差，达到检定Z目的。从（1）式可看出，容积V的设计标定精度、时间T的计时准确度及流最Q的复现稳定度直接影响着流量装置精度的高低。反映着其性能指标的好坏。因此我们分别对这三个量作一较详细的分析。〈

7、一〉容积V的设计为使收集水Z容积的工作量器精度得到提高，要求缩颈式工作量器部分越细越好。可根据0.05级工作屋器最小使用量限不应小于全量限的95%,其使用部分（缩软）每毫米高度所代表的容枳与全容积之比不能大于0.005%的要求设计，UP：空50.005%（2）VSh△v/Ah—缩颈部分每毫米高度所代表的容积；V—工作量器的有效容积。但缩颈部分太细，在大流量进水时会一下子充满缩颈，造成溢水现象，以至于无法正确计量水容积，这使缩颈受到限制。（二）流量稳定度的设计流量稳定度从两个方面讨论：1•水塔稳压法原理。为了避免上水吋水流在水塔内产生漩涡，一般

8、要求：h/D^10（3）h—水塔稳压深度（米），D—下水管直径（毫米）。另外在进水部和出水部之间加堵墙，使水泵抽上来的水在进水水箱A区消能，然后经B管流入C区（注水箱），以此来减少漩涡对水塔水源波动产生的影响。D区为溢流水箱。溢流对水源水压波动的影响很人，根据流量基本方程：Q=CA^2^H（4）H-试验段上面的液位高度；C-流蜃系数；A-管道流通面积。g-重力加速度。在管道口径一定吋，设p=CA伍,均为常数，则（4）式为Q=丽,对H求导：=pH/2~'./2=-^=2/H(5)dHQ=UJH与（5）式之比得:(6)从（6）式看出，流量的变化

9、量与水塔溢流高度的变化成正比。因此把溢流高度的变化蜃控制得越小越好，高出溢流堰的液体高度由下式算岀：AH=3(Qn-Qp)22m2b2g△H-高岀溢流垠的液体高度；