气体小流量计量方法研究与标准装置开发

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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，鲜有的装置价格也十分昂贵，使用的经济性不高。因此，需要迫切的研究- 种气体小流量的计量方式。气体计量的方式很多，-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-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-定程度的发展，计量功能得到扩展，技术指标也有了-定的提高，因此，本文的研究主要以国际气体流量标准装置为基带行分析。

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-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- 致性，且实际的工况要稳定。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-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，必须要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、在线密度计等部分组成，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-种，其工作原理是将固定液槽与钟罩组成-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-个固定的值上，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。

- 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来测定出气体的体积，从而检测出流量计。

1.2.2 PVTt法气体流量标准装置PVTt法气体流量标准装置是-种测量精度较高的设备，应用范围也十分广泛，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，PVTt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。

12.3 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-低昂时间内气体质量的变化来测定流量的-种标准装置，-般使用正压进气的方式，来测量气体的净质量。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，mt法有着如下的特点：首先，mc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，mt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。

本装置使用 P、V、T、t法原理和音速喷嘴进行设计，在气体经过喷嘴时，如果温度T0和上游端压力 PO保持稳定，下游压力 P2在下降时，质量流量 qm就会不断的增加，在下游压力逐渐叨叨临界压力 Pc时，气体流量的质量也会逐渐达到最大流量 qmax，这时，喷嘴出口气体流速逐渐的固定，即便下游的压力再降低，质量的流量-般也不会增加，此时，临界流量的计算方式为：q o fL klJ ㈦帅。

该种测量装置主要由标准容器、音速喷嘴、真空泵、空气压缩机、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，输出压力能够实现连续可调，波动压力会保持在 100pa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，292 柿