负压法临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置的研究及应用王顺利，李晓宇，郑云林，穆［摘要］为提高气体流量计检定装置的精度和效率，设计了一种基于文丘里喷嘴的负压法气体流量标准装置。气体流量标准装置所嵌入的15只主标准器为临界流文丘里喷嘴，使用上位机(PC)和下位机(PLC)两级计算机技术实现压力、温度、湿度、频率、时间等参量的采集和各类开关量的控制。8路不同通径实现各类气体流量计自动检定(或校准)作业，并赋值。实际应用表明，标准装置性能稳定可靠，可对涡轮、涡街、旋进漩涡、罗茨、超声、膜式燃气表等气体流量计开展检定或校准工作。［关键词］负压法;临界流文丘里喷嘴;气体流量计;VB6.0;PLC［］TH814［文献标识码］B［］1002－1183(2013)05－0044－05气体流量标准装置可以分为原始标准和传递标准两大类，原始标准是流量计装置可能达到的最高准确度，如Mt法气体流量标准装置(约0.02级)PVTt法气体流量标准装置(约0.05级)、活塞式气体流量标准装置(约0.07级)以及钟罩式气体流量标准(约0.1级)。原始标准是依据流量的基本定义予以实施的装置，即以容积、质量和时间为原始量值计算气体的体积流量或质量流量［1］。传递标准装置一般是通过原始标准装置的量值传递，选择具有良好重复性和稳定性为主标准器的气体流量标准装置，精度范围一般为0.2级至0.5级，可以开展0.7级以上的气体流量计检定或校准工作。标准表法气体流量标准装置是检定(或校准)气体流量计的常用装置，它使用方便，建标费用低，研究前景光明。目前常用的标准表主要有临界流文丘里喷嘴、涡轮流量计、罗茨流量计等。而采用临界流文丘里喷嘴作为主标准器的气体流量标准装置，尽管有关文献已经进行了大量研究，但依然存在很多需要研究的因素。里喷嘴》和JJF1240—2010《临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置》。设计的量值传递范围为(0.5～m3/h，三个独立的工作台位，可对DN252000)～DN200的气体流量计进行检定(或校准)作业。装置的准确度为0.31%，可对1.0级以下的气体流量计进行量值传递工作，包括涡轮流量计、罗茨流量计、涡街流量计、质量流量计、超声流量计、浮子流量计、旋进漩涡流量计、膜式燃气表、湿式流量计等。当被检测气体流量计为A类仪表时，由数据采集、数据控制系统直接采集被检表的脉冲量，结合标准体积量值，直接计算A类仪表的线性度;对于B类仪表，因为没有脉冲输出，采用一定时间内，标准器与被检表气体体积量值的偏差值计算被检表的示值误差。标准装置硬件结构如图1所示。11.1标准装置组成及工作原理标准装置的组成负压法临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置［2－4］图1负压法临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置图主要由临界流文丘里喷嘴、试验管路、滞止容器、水环真空泵、控制设备及数据采集处理系统组成。其设计及检定的依据主要是JJG620—2008《临界流文数据采集与数据控制系统以工业控制机作为上位机，VB6.0程序控制平台实施数据处理，以西门子［收稿日期］2012－10－11［作者简介］王顺利(1979－)，男，甘肃环县人，工程师，毕业于石河子大学，研究方向为气体流量标准装置。·44·IndustrialMeasurement2013Vol．23No．5计量装置及应用MEASUＲEMENTEQUIPMENTANDAPPLICATIONPLC可编程控制系统作为下位机进行数据采集，气体流量标准装置控制系统负责接收背压比、滞止容器处的温度、压力和被检表处的温度、压力、脉冲值，以及环境压力和大气湿度等参数。整个检测过程，进行人机交互，完成数据采集、数据处理、数据保存、试验结果原始数据打印等。控制系统如图2所示。图2临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置控制系统图1.2工作原理根据空气动力学中理想气体一维等熵流动的原qm2。就是利用喷嘴的这一特性，作为气体计量量值传递标准的依据。理，当喷嘴上下游的压力比超过某一临界值以后，气流速度在喉部(即最小界面处)达到当地音速并稳定不变［5］。而通过喉部截面的流量只取决于上游的总参数(总压和总温)和气体的性质。对于确定的气体总压和总温，通过喷嘴的流量就由喉部的面积确定，下游的流动变化不会影响上游的流动状态，流量也不会因此而变化。临界流文丘里喷嘴(简称喷嘴)的内壁形状如图3所示，...