气体智能流量计

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自动化仪表 2010年第1期起止页码：56-58 湿式气体流量计计量特性的探讨 沈文新1廖新2 12 （浙江省计量科学研究院，浙江杭州310013；重庆市计量质量检测研究院，重 庆400020） 摘要：针对容积式气体流量计使用非整回转数测量时重复性差、周期偏差明显、难以保 证测量精度等特点，提出一种基于最小测量体积准则的使用方法。详细给出了湿式气体流 量计的具体结构以及测量原理，并分析了其示值误差特性和回转误差特性。试验结果表明， 相同准确度等级的仪表，其回转误差优劣相差很大，因此，必须提供仪表最大回转误差， 以确保所有测量误差处在限定范围之内。 关键词：湿式气体流量计容积式流量计误差曲线回转误差计量腔 中图分类号：TB937文献标志码：A 0引言 3 在20m/h以下的流量测量中，湿式气体流量计（以下简称湿式表、仪表）以其无泄 漏的特点和卓越的测量稳定性，得到广泛的应用和快速的发展。荷兰NMi建立以湿式表为 [1] 传递标准和工作标准的流量测量装置，开展对钟罩校准测量和膜式燃气表的型式检验。 德国PTB以湿式表为标准表，开展对小喉径临界流喷嘴流出系数的校准。我国越来越多的 [2] 强检机构和燃气用具制造厂，依据膜式燃气表计量检定规程、燃具实验室试验装置配备 [3] 要求，建立以湿式表为标准表的计量装置。 [4] 湿式表属于定排量容积式流量计，上一级流量标准对其校准时一般要按照湿式表的 [5] 整回转数倍体积进行校准。但湿式表在使用时，单次测量累积流量一般不是整回转数倍 体积。当测量体积较少时，测量误差增大，定排量容积式流量计存在回转误差这一缺点就 显露出来了。因此，如何确定仪表回转误差，或设置相关条件控制回转误差需要研究和探 讨。 1结构与测量原理 湿式表由外壳体、转筒、计数机构及表盘等组成。壳体内盛有低粘度油或清水作为封 液，转筒直径的3/5浸入在液体中，随气体流入和流出作顺时针转动。转筒呈圆筒形，被 若干叶片（通常为3～5片）分隔成互不通气、理论容积相等的曲折计量容腔，转轴水平 搁置在前后外壳端盖中心。转筒后端盖与叶片组成一个进气室，开口处是计量腔的进气口， 前端面叶片开口处是计量腔的排气口。外壳顶部有一组仪表水平基准器，侧面设有液位高 度基准器。工作时，利用进出口间的气体压差力，推动转筒旋转。夹装在转筒主轴上的指 针和主动齿轮随转筒同步转动，经一定速比的从动齿轮传动，将转筒的旋转次数转换成容 积，由机械计数器累积计量。高精度湿式表还配装温度计、压力计、数字信号接口。湿式 表的基本结构如图1所示。 自动化仪表 2010年第1期起止页码：56-58 水平泡 鼓轮 封 液数字信 号输出 图1湿式表基本结构图 图2是工作原理图，数字1、2、3、4代表鼓轮四个计量腔的编号。计量腔离开水面 是进气开始，浸入水中时，随着浸入深度的增加而不断地把气体排挤出去。 气体出口
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在不同的环境下，会选用不同的流量计。国内在工业蒸汽计量方面,主要选用涡街流量计来进行测量。
1、涡街流量计目前的技术水平
涡街流量计的基本结构由涡街发生体、检测元件、信号处理放大电路组成，目前对于涡街发生体的研究已达到相当完善的程度，以三角型发生体为型体，检测元件有热敏电阻、应变片、压电晶体、差动电容、超声波等。信号处理部分有许多已微机化。
涡街流量计具有安装方便（可直接在管道上安装）、体积小、互换性强、长期运行精度高，可适用于大多数液体、气体和蒸气测量。目前世界市场的涡街流量计的销售额每年递增30%左右。
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图4不同温度下流量计的输出电压与流速关系图
由图4可知，在同一气体流量情况下，热式气体流量计的输出随着温度的变化存在明显的温度漂移。因此，建立RBF神经网络温度补偿模型，可提高流量测量准确度。
温度补偿与效果分析
根据RBF神经网络算法原理对热式气体流量计进行温度补偿，将实验中的55组数据作为训练样本，20组数据作为测试样本，建立RBF神经网络。输入层选取2个节点，分别对应热式气体流量计的输出电压信号和温度传感器输出电压信号R，隐含层选取10个节点，输出层选取1个节点对应高精度标准气体流量计输出流速v。对热式气体流量计进行温度补偿，补偿效果如表1所示.
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饱和蒸气、过热蒸气、液体、气体

精度等级

精度0.5至2%依雷诺数而定,一般情况
液体±1.0%(R);气体、蒸气±1.5%(R)

测量重复性

±0.3%(R)

工作压力

≤1.6MPa或≤2.5MPa

流体温度

（-40oC，150oC），（-40oC，250oC），（-40oC，350oC）

输出信号

三线制电压脉冲或4~20mA标准电流。
(气体智能流量计)

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3、输出信号不受液体温度、压力、粘度及组份影响。测量可能范围，雷诺数8，000-7，000，000；
4、精度等级：液体，指示值的±1.0%；气体，指示值的±1.0%；蒸汽，指示值的±1.5%；
5、输出信号：a.OC门脉冲输出;b.电流4-20mA(两线制/三线制)；
6、电源电压：+24VDC(需要信号输出时提供)；
7、介质温度：普通型a.-40℃～+80℃；b.-10℃～+250℃；
8、工作压力：0-2.5Mpa,法兰夹持连接(注：应用户要求，可提供其它压力等级，需定做)；
9、压力损失：ΔPΔP=1.079*10-6*ρ*v2(式中：ΔP：压力损失kpa；ρ：被测介质的密度kg/m3;V：被测介质的流速m/s)；
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选型样本 DS/FAM540-CN金属管转子流量计 VAMasterFAM540 用于测量液体、气体和蒸汽 图形化，2行显示 磁棒操作 -无需打开外壳，即可设置参数 两线制供电，另有脉冲或开关量输出 防爆认证 -ATEX Exd,Exia,ExnA,c，粉尘防爆认证 -IECEx Exd,Exia,ExnA，粉尘防爆认证 ABB 金属管转子流量计VAMasterFAM540 目录 1基本参数概述3 2结构和原理4 2.1浮子形状4 2.2工作条件5 3指示器/转换器技术参数6 3.1就地模拟指示带/不带报警信号输出6 3.2转换器就地模拟指示带/不带LCD显示7 4标准型，型号FAM5419 4.1技术参数9 4.2过程连接压力等级9 4.3流量范围表10 4.4尺寸图11 4.5订购信息12 5卫生型，型号FAM54414 5.1技术参数14 5.2过程连接压力等级14 5.3流量范围表15 5.4尺寸图
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