氣體層流流量傳感器

1本規(guī)程適用于氣體層流流量傳感器(以下簡(jiǎn)稱傳感器)的首次檢定、后續(xù)檢定和使本規(guī)程引用下列文件：JJF1001—2011通用計(jì)量術(shù)語(yǔ)及定義JJF1004—2004流量計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及定義OIMLR137-1:2006氣體流量計(jì)第1部分基本要求(GasMetersPart1Re-凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)程。3術(shù)語(yǔ)及定義義》中的有關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義適用于本規(guī)程。下面引用了一些最相關(guān)的定義，并列出一些適用于本規(guī)程的其他定義。3.1層流laminarflow與慣性力相比，黏性力起主要作用的流動(dòng)。層流是流體的質(zhì)點(diǎn)做分層運(yùn)動(dòng)，在流層之間不發(fā)生混雜的流動(dòng)。3.2牛頓流體Newtonianfluid牛頓流體是指在受力后極易變形，且切應(yīng)力與變形速率成正比的低黏性流體。3.3不可壓縮流體incompressiblefluid體積不隨溫度和壓力變化而變化的流體，絕對(duì)的不可壓縮流體不存在。3.4氣體層流流量傳感器gaslaminarflowtransducer是利用層流條件下，流速與流體經(jīng)過(guò)傳感器產(chǎn)生的差壓成正比的流體力學(xué)原理而制成的流量測(cè)量裝置。3.5分界流量qttransitionalflow-rateq:在最大流量和最小流量之間的流量值，它將流量范圍分割成最大允許誤差的不同兩個(gè)區(qū)，即“高區(qū)”和“低區(qū)”,分界流量qi應(yīng)為最大流量的0.2倍。3.6傳感器系數(shù)K。transducercoefficientK。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下(293.15K,101.325kPa),實(shí)測(cè)體積流量與對(duì)應(yīng)壓差的比值?？梢栽趯?shí)驗(yàn)室條件下標(biāo)定得到。24.1用途和結(jié)構(gòu)傳感器適用于空氣等潔凈氣體流量的測(cè)量。傳感器一般由層流元件、傳感器的本體和取壓裝置組成，必要時(shí)可安裝整流器(見(jiàn)圖1)。層流元件有用單管或多管層流管組成的，也有用可控直徑的小球構(gòu)成的多通道組成的。圖1帶整流器的層流流量傳感器結(jié)構(gòu)示意圖傳感器與微差壓計(jì)配套組成層流流量計(jì)。4.2工作原理在流體力學(xué)中，一般把低速運(yùn)動(dòng)情況下的氣體視為不可壓縮流體。根據(jù)描述不可壓縮牛頓流體在圓管內(nèi)做層流運(yùn)動(dòng)的哈根-泊肅葉(Hagen-Poiseuille)定律，可知圓管內(nèi)氣體體積流量：qv——管內(nèi)氣體體積流量，m3/s;d——層流元件管路的等效內(nèi)徑，m;l——層流元件管路的等效長(zhǎng)度，m;△p——?dú)怏w流經(jīng)層流元件產(chǎn)生的靜壓力差，Pa。由式(1)可知，通過(guò)測(cè)量流經(jīng)傳感器層流元件產(chǎn)生的差壓△p和層流元件進(jìn)口處氣體絕對(duì)壓力pm、熱力學(xué)溫度Tm,可確定管道內(nèi)的實(shí)際體積流量或質(zhì)量流量。管內(nèi)氣體體積流量qv可由公式(2)給出：管內(nèi)氣體質(zhì)量流量qm可由公式(3)給出：式中：μm,μx——工作條件和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體動(dòng)力黏度，Pa·s;35計(jì)量性能要求5.1準(zhǔn)確度等級(jí)流量傳感器的準(zhǔn)確度等級(jí)一般應(yīng)符合表1的規(guī)定。準(zhǔn)確度等級(jí)最大允許誤差士3.0%士5.0%5.2最大允許誤差傳感器在規(guī)定范圍內(nèi)準(zhǔn)確度等級(jí)和最大允許誤差應(yīng)符合表1的規(guī)定。5.3重復(fù)性傳感器的重復(fù)性不得超過(guò)相應(yīng)準(zhǔn)確度等級(jí)中最大允許誤差絕對(duì)值的1/3。6通用技術(shù)要求6.1銘牌和標(biāo)識(shí)應(yīng)在傳感器明顯部位或銘牌標(biāo)明：——名稱、型號(hào)和準(zhǔn)確度等級(jí)；——標(biāo)稱口徑和流量范圍；——出廠編號(hào)、制造日期；——制造廠名稱或制造廠標(biāo)識(shí)；——計(jì)量器具標(biāo)識(shí)和制造許可證編號(hào)；——流向標(biāo)志。以及其他有關(guān)技術(shù)指標(biāo)。6.2隨機(jī)文件傳感器應(yīng)附有使用說(shuō)明書和合格證，其中應(yīng)注明制造廠名稱、型號(hào)規(guī)格和準(zhǔn)確度等級(jí)、傳感器的系數(shù)K。和傳感器的出廠編號(hào)、制造日期、材料及其他有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。6.3外觀傳感器的外表應(yīng)有良好的處理，銘牌標(biāo)志應(yīng)完整、準(zhǔn)確，流向標(biāo)志應(yīng)清晰，傳感器的本體應(yīng)平整光滑，其各元器件連接應(yīng)牢固。6.4密封性傳感器在1.1倍最大工作壓力下，持續(xù)5min,應(yīng)無(wú)泄漏和損壞現(xiàn)象。7計(jì)量器具控制計(jì)量器具控制包括首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢查。47.1.1檢定環(huán)境條件溫度：(5～35)℃;大氣壓力：(86～106)kPa;相對(duì)濕度：不大于85%。7.1.2檢定介質(zhì)一般為空氣，在每個(gè)流量點(diǎn)的每次檢定過(guò)程中其溫度變化應(yīng)不超過(guò)7.1.3檢定設(shè)備7.1.3.1檢定傳感器的氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置(以下簡(jiǎn)稱裝置)可用鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置、標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置和臨界流文丘里噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置。7.1.3.2裝置應(yīng)具有有效的檢定證書或校準(zhǔn)證書，其擴(kuò)展不確定度(k=2)或最大允許誤差應(yīng)不超過(guò)被檢傳感器最大允許誤差的1/3。7.1.3.4檢定用微差壓儀表的最大允許誤差應(yīng)不超過(guò)被檢傳感器最大允許誤差的1/2。7.1.4附屬設(shè)備附屬計(jì)量器具，必須具有有效的檢定證書或校準(zhǔn)證書，且應(yīng)該滿足以下要求：——溫度計(jì)：分度值不大于0.1K;——壓力計(jì)：數(shù)字壓力計(jì)的分辨力在10Pa以下，水柱式壓力計(jì)的分度值在20Pa 壓力表：優(yōu)于1.5級(jí)；——秒表：分辨力優(yōu)于0.1s。7.2檢定項(xiàng)目和檢定方法7.2.1檢定項(xiàng)目檢定項(xiàng)目見(jiàn)表2。檢定項(xiàng)目首次檢定后續(xù)檢定隨機(jī)文件和外觀十十十密封性+十示值誤差十十十重復(fù)性十十注：“+”表示需檢項(xiàng)目，“—”表示不需檢項(xiàng)目。7.2.2檢定方法7.2.2.1隨機(jī)文件和外觀檢查傳感器的隨機(jī)文件，其結(jié)果應(yīng)符合6.2的要求。用目測(cè)的方法檢查傳感器的外觀，其結(jié)果應(yīng)符合6.3的要求。57.2.2.2密封性傳感器進(jìn)行密封性試驗(yàn)時(shí)，把傳感器接入一封閉管路中，對(duì)管路中的空氣進(jìn)行加壓試驗(yàn)，其結(jié)果應(yīng)符合6.4的要求。7.2.2.3傳感器系數(shù)K。的檢定與示值誤差和重復(fù)性檢定同時(shí)進(jìn)行，并且其檢定只在“高區(qū)”內(nèi)進(jìn)行，在“低區(qū)”內(nèi)則應(yīng)依照檢定中所得的系數(shù)K。進(jìn)行核查。7.2.2.4傳感器系數(shù)K。的檢定a)檢定次數(shù)和流量點(diǎn)1)傳感器的檢定應(yīng)包含以下流量點(diǎn)：qmx、0.6qmx、qt。對(duì)準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)的傳感器應(yīng)增加0.4qmu和0.8qmax兩個(gè)流量點(diǎn)。2)每個(gè)流量點(diǎn)的檢定次數(shù)不少于6次。3)在檢定過(guò)程中，每個(gè)流量點(diǎn)的每次實(shí)際流量與設(shè)定流量的偏差不應(yīng)超過(guò)±5%。b)傳感器的安裝傳感器應(yīng)按其使用說(shuō)明書的要求安裝在裝置試驗(yàn)段上。如果使用說(shuō)明書中沒(méi)有規(guī)定，則傳感器應(yīng)安裝在離任何上游擾動(dòng)部件至少10倍標(biāo)稱通徑和離下游擾動(dòng)部件5倍標(biāo)稱通徑的直管段中。圖2為以標(biāo)準(zhǔn)表法為例的傳感器的檢定系統(tǒng)示意圖。圖2標(biāo)準(zhǔn)表法傳感器檢定系統(tǒng)示意圖c)檢定方法1)在試驗(yàn)開(kāi)始之前，傳感器應(yīng)在最大流量下預(yù)運(yùn)行至少5min,待流體溫度、壓力和流量穩(wěn)定后進(jìn)行檢定。2)每次檢定記錄裝置內(nèi)的氣體絕對(duì)壓力p,和熱力學(xué)溫度T,,傳感器層流元件進(jìn)口處氣體絕對(duì)壓力p和熱力學(xué)溫度Tm。3)傳感器差壓的讀取采用間歇讀數(shù)方法，一次檢定過(guò)程中有效讀數(shù)次數(shù)不得少于10次，取其平均值作為該次檢定的差壓值△p。4)根據(jù)傳感器層流元件進(jìn)口處溫度值，查出或求出傳感器的黏度修正系數(shù)∈值。E為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下實(shí)際使用氣體的動(dòng)力黏度μx與檢定條件下空氣的動(dòng)力黏度μm的比值px/μm。對(duì)于使用介質(zhì)為空氣的傳感器，黏度修正系數(shù)ξ可查附錄A。d)傳感器系數(shù)K。的計(jì)算1)裝置流量的計(jì)算用鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定，按式(4)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量qw:6p?,T,——裝置內(nèi)氣體絕對(duì)壓力(Pa)和熱力學(xué)溫度(K);用臨界流文丘里噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定，按式(5)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流Z?——為上游滯止條件下的壓縮系數(shù)值；用標(biāo)準(zhǔn)表法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢定，按標(biāo)準(zhǔn)表的工作原理將其流量換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)2)對(duì)各標(biāo)定點(diǎn)的每次檢定，按式(6)計(jì)算其傳感器系數(shù)K;pm,Tm——工作條件下層流元件進(jìn)口處壓力值(Pa)和熱力學(xué)溫度(K);Kg——第i檢定點(diǎn)第j次檢定時(shí)傳感器系數(shù)。3)每個(gè)檢定點(diǎn)的傳感器系數(shù)K,可由式(7)給出：4)傳感器系數(shù)K。按下式計(jì)算：Kmx,Kmin——各檢定點(diǎn)傳感器系數(shù)K;中的最大值的最小值，(m3/s)·7.2.2.5傳感器的重復(fù)性計(jì)算7a)每個(gè)檢定點(diǎn)的重復(fù)性：當(dāng)每個(gè)流量點(diǎn)重復(fù)檢測(cè)n次時(shí)，重復(fù)性按下式計(jì)算：式中：(E?);——傳感器第i檢定點(diǎn)的重復(fù)性。b)傳感器的重復(fù)性E,為傳感器各流量點(diǎn)的重復(fù)性的最大值，傳感器的重復(fù)性應(yīng)符合5.3的要求。7.2.2.6傳感器的示值誤差在“高區(qū)”范圍內(nèi)：式中：E——傳感器的相對(duì)示值誤差。7.2.3傳感器系數(shù)K?的核查7.2.3.1傳感器的核查應(yīng)在流量“低區(qū)”內(nèi)進(jìn)行，主要核查傳感器的示值誤差和重復(fù)性。7.2.3.2將傳感器在“高區(qū)”中檢定所確定的準(zhǔn)確度等級(jí)，作為傳感器在“低區(qū)”核查的準(zhǔn)確度等級(jí)。7.2.3.3核查檢定的流量點(diǎn)為qmn,檢定次數(shù)不少于3次，其檢定方法與傳感器系數(shù)K?的檢定方法相同。7.2.3.4傳感器示值誤差和重復(fù)性的核查a)傳感器的示值誤差在“低區(qū)”范圍內(nèi)：傳感器的相對(duì)示值誤差E應(yīng)符合5.2的要求。b)傳感器的重復(fù)性1)重復(fù)性檢定與示值誤差檢定同時(shí)進(jìn)行。2)在qmu檢定點(diǎn)的傳感器系數(shù)K可由式(12)給出：式中：3)當(dāng)在qmn檢定點(diǎn)重復(fù)檢定n次時(shí)，重復(fù)性E,按式(13)計(jì)算：8傳感器的重復(fù)性應(yīng)符合5.3的要求。7.3檢定結(jié)果的處理檢定合格的傳感器發(fā)給檢定證書，檢定證書格式見(jiàn)附錄C;檢定不合格的傳感器發(fā)給檢定結(jié)果通知書，檢定結(jié)果通知書格式見(jiàn)附錄D。7.4檢定周期傳感器的檢定周期一般應(yīng)不超過(guò)2年。9附錄A氣體層流流量傳感器空氣黏性修正系數(shù)ξ值表(E=μN(yùn)/μm,以20℃時(shí)空氣動(dòng)力黏性系數(shù)為基準(zhǔn))溫度tm/℃∈溫度tm/℃6溫度m/℃123456789氣體層流流量傳感器檢定記錄格式送檢單位規(guī)格型號(hào)出廠編號(hào)流量范圍生產(chǎn)廠檢定點(diǎn)次數(shù)氣體層流流量傳感器∈t重復(fù)性E傳感器系數(shù)K。核查檢定點(diǎn)次數(shù)氣體層流流量傳感器標(biāo)準(zhǔn)裝置EtK重復(fù)性檢定結(jié)論檢定條件檢定設(shè)備檢定員核驗(yàn)員檢定日期附錄C檢定證書內(nèi)頁(yè)格式1.本次檢定所依據(jù)檢定規(guī)程JJG736—2012氣體層流流量傳感器2.本次檢定所用計(jì)量標(biāo)準(zhǔn) 不確定度或準(zhǔn)確度： 4.檢定結(jié)果序號(hào)檢定項(xiàng)目檢定結(jié)果1檢定用介質(zhì)(例如空氣)2檢定用介質(zhì)溫度、壓力3流量范圍4外觀(符合要求)5密封性(符合要求)6示值誤差%7重復(fù)性%8標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下傳感器系數(shù)K。9檢定結(jié)論1.本次檢定所依據(jù)檢定規(guī)程JJG736—2012氣體層流流量傳感器