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主动式活塞气体流量校验装置

文字:[大][中][小] 2013-6-4  浏览次数:1708

    四川省三协仪器仪表有限公司研制的主动活塞式气体流量校验装置是一种常压小流量气体流量标准装置,具有很高的准确度。这台装置气缸有效容积为100L,容积分辨率为每个脉冲0.48121mL。热血传奇私服最大流量为10m3/h,最小流量为0.26m3/h。经中国测试技术研究院流量室按JJG207-1994《体积管检定规程》进行标定,气缸排气容积的扩展不确定度为0.03%(不确定度按JJF1059-1999评定,置性概率P=0.95,包含因子k=2),因此该装置的准确度应为0.05级。

    该装置结构简单,使用安全方便。一个流量检定员30分钟就可学会操作,即使操作失误,也不会损坏设备,危及人生安全,流量调节方便,自动化程度高,装置运行平稳,噪声小,和国外同类同准确度等级的装置相比,价格低,实用。该装置研制成功,填补了国内的空白,便于推广使用,可作为常压气体小流量的省市一级标准或作为燃气公司,仪表厂的最高标准,将有利于更好地统一我国常压气体小流量的量值,提高我国常压气体小流量的计量水平。

一、国内外同类装置的研究状况

    主动活塞式流量校验装置,国际上称为“受迫活塞校验器”(Forced Piston Prover)。“受迫”是因为,在这类装置中,活塞是由电机驱动的,因此,活塞的运动是“受迫”的,但我们认为,这类装置是气体体积管的一种,和其它气体体积管相比,其它气体体积管的活塞是由流体流动来推动的,活塞运动速度由流体流量决定。因此,在其它气体体积管中,相对于流体而言,活塞的运动是“被动的”。而在主动活塞式气体流量标准装置中,活塞是由电机驱动,活塞的运动驱使流体流动,活塞运动速度决定流体流量的大小。相对于流体而言,活塞是“主动的”。因此,我们称这类装置叫“主动活塞式校验装置”。

    上世纪八十年代初,美国洛克威尔公司首先研究成功一台这种装置,其气缸容积为100L,容积准确度为0.01%(其评定方法不清楚)。在当时,气体流量测量达到0.1%的准确度就很不容易了,因此,洛克威尔公司在研制成功这台装置后,在其论文中声称其得到了气体的“绝对容积”。

    到上世纪八十年代末,日本关西气表公司也研制成功了类似的装置。他们称为“Automatic Piston Prover”。气缸有效容积为200L,容积准确度为0.005%。重庆市流量所从日本进口了一台这个装置,经测试0.005%只是实验标准差,如果按JJF1059-1999进行不确定度评定,在0.95的置信概率下,其扩展不确定度也就是0.05%。我们研制的这台装置气缸容积只有日本装置的一半大,但流量比日本的装置大一倍,噪声比日本装置小得多,准确度处于同样的水平。

    中国计量科学研究院流量室已研制成功一台20L左右的活塞式气体流量标准装置,即将研制成功一台有效容积约为500L的同类装置。计量院的装置气缸容积大,流量范围大,可以在高压下使用,完全可作为国家基准,用以统一全国气体千赢国际官方网站量的量值。但其制造周期较长,价格昂贵,要推广到省市一级比较困难。我们(三协公司)研究的这种装置正好填补量值传递中省市一级标准这一环,可与计量院的国家基准活塞式气体流量标准装置一起构成一个完整的传递链。二、主动活塞式气体流量标准装置的基本结构主动活塞式气体流量标准装置的基本结构如图所示:

该装置由气缸、活塞、驱动机构、电控系统组成。
电控系统具有以下功能:
1.提示功能:可提示操作者进行下一步操作。
2.控制功能:可控制活塞上升,下降;控制活塞上升或下降速度,即吸气或排气流量;控制活塞上升或下降的行程;控制被校表进行一次校验所需的通气量。
3.采样功能:可根据需要自动采集与活塞运动相对应的脉冲数;气缸内压力、温度以及一次测试过程所需要的时间。
4.显示、打印功能:可显示和打印气缸内压力、温度;吸气和排气流量、累积流量;一次测试所需时间。
经中国测试技术研究院按GB/T17626•4和GB/T17626•5标准进行电磁兼容、电快速瞬变脉冲群抗扰度试验以及浪涌(冲击)抗扰度试验,在严酷等级为2级的试验条件下,该装置的电控系统均能正常工作。
    驱动机构。通过改变供电频率来改变电机转速,从而改变吸气和排气流量。尽量采用先进的传动技术,例如:用球型丝杆螺母传动来提高传动精度,消除由于打滑和间隙而产生的传动误差,同时也降低了传动噪声。

    为了保证气体不至于从高压端经过活塞与气缸壁间的间隙泄漏到低压端,气缸必需要有很高的加工精度,我公司制造的气缸其圆度不超过5μm,气缸内壁表面粗糙度Ra小于0.4。在活塞与气缸壁之间的同一密封面上,采用双重密封。内圈用橡胶圈,外圈用格来圈,利用橡胶的弹性顶住格来圈,使格来圈的外表面紧贴气缸内壁,气体无法通  过。为了保证密封的长期可靠性,格来圈采用耐磨材料制造,并且在活塞上部灌住了润滑油,减少格来圈与气缸内壁的磨擦,从而延长了格来圈的使用寿命。

    为了保证活塞在任一位置,气缸排气容积与活塞位移之比为一常数,(我们将这个常数称为“标定系数”),避免线性或非线性误差,气缸必须是一个严格的圆柱型,而不是鼓形,细腰形或圆台型。我们制造的气缸,其圆柱度不超过50μm。经标定,标定系数的测得值与设计值之差不超过0.005%,较好地保证了装置的准确度。

三、用途

    主动活塞式气体流量校验装置可用于校验各种常压气体流量仪表。由于具有很高的准确度,因此通常用于校验高准确度的流量仪表,特别是作为标准表使用的常压气体流量仪表,例如湿式气体千赢国际官方网站。

    主动活塞式流量标准装置研制成功,为标准表的校验提供了一种手段,为经济实用的标准表法流量标准装置的推广创造了条件。

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