摘要：本文介紹了計量檢測中心臨界流文丘里噴嘴氣體流量標準裝置采用比較法開(kāi)展氣體流量計的檢定和校準工作中出現的問(wèn)題，并對影響裝置流量范圍的問(wèn)題因素進(jìn)行了分析。

計量檢測中心臨界流文丘里噴嘴氣體流量標準裝置，選用符合國際標準的臨界流文丘里噴嘴氣體流量標準，采用比較法原理進(jìn)行氣體流量計的檢定及校準。文丘里噴嘴是#常用的氣體標準流量計之一，因其結構簡(jiǎn)單、堅固耐用、準確度高、重復性好等特點(diǎn)，已成為氣體流量傳遞的二級標準，在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域都有著(zhù)廣泛的應用。在該裝置投用 5 年后，出現了流量范圍減小，在大流量檢定時(shí)無(wú)法滿(mǎn)足規定的背壓比的現狀，本文從多個(gè)方面探討了制約標準裝置流量范圍的幾個(gè)因素，找到了相應癥結。

1 臨界流文丘里噴嘴氣體流量標準裝置的組成結構

（1）標準裝置的總體描述。氣體流量標準裝置由13 支并聯(lián)安裝的臨界流文丘利噴嘴組件、匯管、水環(huán)式真空泵、數據采集處理控制系統及計算機控制軟件等組成。每個(gè)噴嘴的組件由前后管段、臨界流文丘利噴嘴、壓力變送器及溫度變送器構成。其中壓力變送器和溫度變送器用于測量計算所需的壓力和溫度值；每個(gè)噴嘴組件前安裝有氣動(dòng)蝶閥，可實(shí)現現場(chǎng)和遠程兩種方式對閥門(mén)的控制，以確保對各個(gè)管路的控制。

（2）控制系統�？刂葡到y通過(guò)計算機完成數據采集，利用電動(dòng)執行機構，實(shí)現對各個(gè)閥門(mén)的控制。閥門(mén)的開(kāi)關(guān)等可在電腦顯示屏上以圖形的形式顯示，操作人員可以通過(guò)微機對不同的閥門(mén)實(shí)施操作，隨時(shí)了解、管理并控制整個(gè)檢定、校準流程。

（3）標準器的選擇。檢定、校準開(kāi)始之前，系統軟件可以根據設定的流量產(chǎn)生可供選擇的噴嘴組合，#后由操作人員確定，其噴嘴組合是通過(guò)控制氣動(dòng)柱塞閥開(kāi)關(guān)完成的，當系統顯示被選擇閥門(mén)處于正確位置時(shí)，組合選擇完成。

2   臨界流文丘里噴嘴氣體流量標準裝置的工作原理及特點(diǎn)

臨界流文丘里噴嘴的內壁形狀如下圖 1 所示。

（1）工作原理：上游壓力不變，下游壓力逐漸減小到某一值時(shí)，通過(guò)噴嘴的流量將達到#大值，且恒為當地音速，并保持音速不變。當節流壓力比（即出口壓力與上游滯止壓力之比）小到一定值時(shí)，流過(guò)噴嘴喉部的流速達到#大值——音速。如果上游滯止壓力不變，出口壓力再減小，流速將保持恒定。利用音速?lài)娮斓呐R界體積和質(zhì)量流量的穩定性，使流過(guò)流量計的體積和質(zhì)量流量為恒值。

（2）特點(diǎn)。當氣體通過(guò)噴嘴時(shí)，若入口處壓力和出口處壓力滿(mǎn)足如下條件：P 出 /P 入 ≤ 0.85（背壓比）時(shí)，則氣體通過(guò)噴嘴喉部的流速恒定于當地的音速，且保持不變，此時(shí)即為臨界流狀態(tài)。根據連續性原理，此時(shí)通過(guò)被標定流量計算得氣體質(zhì)量流量，一定等于通過(guò)噴嘴處的氣體質(zhì)量流量。就是利用噴嘴的這一特性，作為氣體計量量值傳遞標準的依據。

3 影響因素的分析和探討

在檢定過(guò)程中真空泵的能力應滿(mǎn)足下列兩個(gè)條件：

地衣，真空泵提供的流量應大于被檢流量計的#大流量；第二，在測量過(guò)程中，真空泵所提供的真空度應滿(mǎn)足音速?lài)娮斓呐R界壓力比（背壓比）。在達到檢定要求的情況下，單臺泵#大流量為 700m 3 /h、雙臺泵#大流量為 1650m 3 /h；而泵體本身的額定泵量為 42m 3 /min 和30m 3 /min，換算后不難得出，單臺泵其流量理論應達到 2520m 3 /h，而雙臺應達到 4320m 3 /h，（即便泵效為60%，雙臺泵也應有 2500m 3 /h 左右的泵量），目前檢定過(guò)程得出，裝置存在制約流量范圍的因素。分析影響檢定范圍的幾個(gè)主要因素有漏氣與管道堵塞、噴嘴開(kāi)啟密封不嚴、軟件系統計算錯誤、溫度變送器及壓力變送器不準確（圖 2）。

（1）漏氣與管道堵塞。漏氣或密封不嚴會(huì )造成裝置真空度不夠，使得噴嘴流量達不到要求；而管道的堵塞會(huì )造成靠近泵體的管道壓差大，而噴嘴后端的壓差小，這種壓差會(huì )造成噴嘴的“吸力”變小，造成流量達不到要求。通過(guò)改裝設備，加裝精密真空表進(jìn)行測試驗證。

shou先確定了精密真空表其分度值為d=0.0005MPa，測試時(shí)使用 SK-42A 單臺真空泵。

由表 1 可知，前后壓差 1 與壓差 2 非常接近，所以推斷裝置的管徑?jīng)]有漏氣和堵塞的地方。

（2）噴嘴開(kāi)啟密封不嚴。噴嘴在檢定中對應不同流量會(huì )有不同組合，為確保柱塞閥可靠開(kāi)關(guān)，在現場(chǎng)進(jìn)行了檢查確認。在噴嘴的觀(guān)察視窗，對應微機顯示的閥門(mén)序號，進(jìn)行檢查，確保在檢定過(guò)程中柱塞閥可靠開(kāi)關(guān)�？蓪γ總�(gè)噴嘴進(jìn)行檢查，在微機上逐個(gè)選擇閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，確保閥門(mén)的靈活性，在實(shí)驗室現場(chǎng)再次通過(guò)視窗確認閥門(mén)的動(dòng)作是否到位。經(jīng)過(guò)判斷密封嚴密無(wú)泄漏。

（3）電機問(wèn)題。電機轉速不夠也會(huì )影響拖動(dòng)的真空泵達不到額定泵效。通過(guò)聯(lián)系研究院借用頻閃儀檢測電機轉速。檢測后發(fā)現轉速符合電機的額定轉速范圍，電流和電壓也符合額定要求。

（4）軟件計算錯誤。因為檢定后續的計算全部由軟件進(jìn)行計算，如果軟件出現了錯誤會(huì )造成計算錯誤從而出現上述檢定中出現的問(wèn)題。通過(guò)聯(lián)系丹東的廠(chǎng)家，對裝置進(jìn)行了實(shí)驗，檢定了一塊穩定的流量計，實(shí)驗結果如下圖 2 所示，在背壓比可以達到檢定要求的情況下，檢定數據是穩定可靠的，由此判斷軟件方面沒(méi)有出錯。

（5）真空泵無(wú)法達到額定參數要求。真空泵本身沒(méi)有達到額定參數要求，會(huì )從根本上造成裝置流量達不到要求。①測量進(jìn)水量：粗略計算，用水桶裝水并用秒表計時(shí)。測得 18.33kg 水用時(shí) 11 秒�？傻贸� SK-42A泵（單臺）進(jìn)水量為每小時(shí) 6m 3 /h。②進(jìn)行泵體的密封檢查：加水時(shí)，若泵軸的密封處出現連續水流（滴漏較為正常），則不符合密封要求，進(jìn)行緊固密封壓蓋或更換密封填料。③檢查 SK-42A 泵的排氣量：通過(guò)視窗發(fā)現水氣分離罐水位太高，造成水氣混合，排出總出氣口時(shí)水量太多，影響了總排氣量，進(jìn)行裝置改造后，對罐體的溢流口進(jìn)行擴大，使水氣充分分離。

4 結語(yǔ)

通過(guò)對問(wèn)題的逐一分析，#終得出泵體本身的問(wèn)題和供水量不足為影響裝置檢定范圍的#主要的問(wèn)題。在分析、排查問(wèn)題的過(guò)程中，系統學(xué)習了氣表檢定裝置的理論知識，進(jìn)一步提高了自身的實(shí)踐能力，為今后順利開(kāi)展氣表檢定工作奠定了扎實(shí)基礎。#后，班組對現場(chǎng)分析處理的數據進(jìn)行了整理和處理，這些地衣手寶貴的資料，利于以后排查、分析設備問(wèn)題。