气体层流流量传感器

1本规程适用于气体层流流量传感器(以下简称传感器)的首次检定、后续检定和使本规程引用下列文件：JJF1001—2011通用计量术语及定义JJF1004—2004流量计量名词术语及定义OIMLR137-1:2006气体流量计第1部分基本要求(GasMetersPart1Re-凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规程。3术语及定义义》中的有关术语和定义适用于本规程。下面引用了一些最相关的定义，并列出一些适用于本规程的其他定义。3.1层流laminarflow与惯性力相比，黏性力起主要作用的流动。层流是流体的质点做分层运动，在流层之间不发生混杂的流动。3.2牛顿流体Newtonianfluid牛顿流体是指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低黏性流体。3.3不可压缩流体incompressiblefluid体积不随温度和压力变化而变化的流体，绝对的不可压缩流体不存在。3.4气体层流流量传感器gaslaminarflowtransducer是利用层流条件下，流速与流体经过传感器产生的差压成正比的流体力学原理而制成的流量测量装置。3.5分界流量qttransitionalflow-rateq:在最大流量和最小流量之间的流量值，它将流量范围分割成最大允许误差的不同两个区，即“高区”和“低区”,分界流量qi应为最大流量的0.2倍。3.6传感器系数K。transducercoefficientK。在标准状态下(293.15K,101.325kPa),实测体积流量与对应压差的比值。可以在实验室条件下标定得到。24.1用途和结构传感器适用于空气等洁净气体流量的测量。传感器一般由层流元件、传感器的本体和取压装置组成，必要时可安装整流器(见图1)。层流元件有用单管或多管层流管组成的，也有用可控直径的小球构成的多通道组成的。图1带整流器的层流流量传感器结构示意图传感器与微差压计配套组成层流流量计。4.2工作原理在流体力学中，一般把低速运动情况下的气体视为不可压缩流体。根据描述不可压缩牛顿流体在圆管内做层流运动的哈根-泊肃叶(Hagen-Poiseuille)定律，可知圆管内气体体积流量：qv——管内气体体积流量，m³/s;d——层流元件管路的等效内径，m;l——层流元件管路的等效长度，m;△p——气体流经层流元件产生的静压力差，Pa。由式(1)可知，通过测量流经传感器层流元件产生的差压△p和层流元件进口处气体绝对压力pm、热力学温度Tm,可确定管道内的实际体积流量或质量流量。管内气体体积流量qv可由公式(2)给出：管内气体质量流量qm可由公式(3)给出：式中：μm,μx——工作条件和标准状态下气体动力黏度，Pa·s;35计量性能要求5.1准确度等级流量传感器的准确度等级一般应符合表1的规定。准确度等级最大允许误差士3.0%士5.0%5.2最大允许误差传感器在规定范围内准确度等级和最大允许误差应符合表1的规定。5.3重复性传感器的重复性不得超过相应准确度等级中最大允许误差绝对值的1/3。6通用技术要求6.1铭牌和标识应在传感器明显部位或铭牌标明：——名称、型号和准确度等级；——标称口径和流量范围；——出厂编号、制造日期；——制造厂名称或制造厂标识；——计量器具标识和制造许可证编号；——流向标志。以及其他有关技术指标。6.2随机文件传感器应附有使用说明书和合格证，其中应注明制造厂名称、型号规格和准确度等级、传感器的系数K。和传感器的出厂编号、制造日期、材料及其他有关的技术指标。6.3外观传感器的外表应有良好的处理，铭牌标志应完整、准确，流向标志应清晰，传感器的本体应平整光滑，其各元器件连接应牢固。6.4密封性传感器在1.1倍最大工作压力下，持续5min,应无泄漏和损坏现象。7计量器具控制计量器具控制包括首次检定、后续检定和使用中检查。47.1.1检定环境条件温度：(5～35)℃;大气压力：(86～106)kPa;相对湿度：不大于85%。7.1.2检定介质一般为空气，在每个流量点的每次检定过程中其温度变化应不超过7.1.3检定设备7.1.3.1检定传感器的气体流量标准装置(以下简称装置)可用钟罩式气体流量标准装置、标准表法气体流量标准装置和临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置。7.1.3.2装置应具有有效的检定证书或校准证书，其扩展不确定度(k=2)或最大允许误差应不超过被检传感器最大允许误差的1/3。7.1.3.4检定用微差压仪表的最大允许误差应不超过被检传感器最大允许误差的1/2。7.1.4附属设备附属计量器具，必须具有有效的检定证书或校准证书，且应该满足以下要求：——温度计：分度值不大于0.1K;——压力计：数字压力计的分辨力在10Pa以下，水柱式压力计的分度值在20Pa 压力表：优于1.5级；——秒表：分辨力优于0.1s。7.2检定项目和检定方法7.2.1检定项目检定项目见表2。检定项目首次检定后续检定随机文件和外观十十十密封性+十示值误差十十十重复性十十注：“+”表示需检项目，“—”表示不需检项目。7.2.2检定方法7.2.2.1随机文件和外观检查传感器的随机文件，其结果应符合6.2的要求。用目测的方法检查传感器的外观，其结果应符合6.3的要求。57.2.2.2密封性传感器进行密封性试验时，把传感器接入一封闭管路中，对管路中的空气进行加压试验，其结果应符合6.4的要求。7.2.2.3传感器系数K。的检定与示值误差和重复性检定同时进行，并且其检定只在“高区”内进行，在“低区”内则应依照检定中所得的系数K。进行核查。7.2.2.4传感器系数K。的检定a)检定次数和流量点1)传感器的检定应包含以下流量点：qmx、0.6qmx、qt。对准确度等级为1.0级的传感器应增加0.4qmu和0.8qmax两个流量点。2)每个流量点的检定次数不少于6次。3)在检定过程中，每个流量点的每次实际流量与设定流量的偏差不应超过±5%。b)传感器的安装传感器应按其使用说明书的要求安装在装置试验段上。如果使用说明书中没有规定，则传感器应安装在离任何上游扰动部件至少10倍标称通径和离下游扰动部件5倍标称通径的直管段中。图2为以标准表法为例的传感器的检定系统示意图。图2标准表法传感器检定系统示意图c)检定方法1)在试验开始之前，传感器应在最大流量下预运行至少5min,待流体温度、压力和流量稳定后进行检定。2)每次检定记录装置内的气体绝对压力p,和热力学温度T,,传感器层流元件进口处气体绝对压力p和热力学温度Tm。3)传感器差压的读取采用间歇读数方法，一次检定过程中有效读数次数不得少于10次，取其平均值作为该次检定的差压值△p。4)根据传感器层流元件进口处温度值，查出或求出传感器的黏度修正系数∈值。E为标准状态下实际使用气体的动力黏度μx与检定条件下空气的动力黏度μm的比值px/μm。对于使用介质为空气的传感器，黏度修正系数ξ可查附录A。d)传感器系数K。的计算1)装置流量的计算用钟罩式气体流量标准装置检定，按式(4)计算标准状态下的体积流量qw:6p₅,T,——装置内气体绝对压力(Pa)和热力学温度(K);用临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置检定，按式(5)计算标准状态下的体积流Z₃——为上游滞止条件下的压缩系数值；用标准表法气体流量标准装置检定，按标准表的工作原理将其流量换算到标准状态2)对各标定点的每次检定，按式(6)计算其传感器系数K;pm,Tm——工作条件下层流元件进口处压力值(Pa)和热力学温度(K);Kg——第i检定点第j次检定时传感器系数。3)每个检定点的传感器系数K,可由式(7)给出：4)传感器系数K。按下式计算：Kmx,Kmin——各检定点传感器系数K;中的最大值的最小值，(m³/s)·7.2.2.5传感器的重复性计算7a)每个检定点的重复性：当每个流量点重复检测n次时，重复性按下式计算：式中：(E₁);——传感器第i检定点的重复性。b)传感器的重复性E,为传感器各流量点的重复性的最大值，传感器的重复性应符合5.3的要求。7.2.2.6传感器的示值误差在“高区”范围内：式中：E——传感器的相对示值误差。7.2.3传感器系数K₀的核查7.2.3.1传感器的核查应在流量“低区”内进行，主要核查传感器的示值误差和重复性。7.2.3.2将传感器在“高区”中检定所确定的准确度等级，作为传感器在“低区”核查的准确度等级。7.2.3.3核查检定的流量点为qmn,检定次数不少于3次，其检定方法与传感器系数K₀的检定方法相同。7.2.3.4传感器示值误差和重复性的核查a)传感器的示值误差在“低区”范围内：传感器的相对示值误差E应符合5.2的要求。b)传感器的重复性1)重复性检定与示值误差检定同时进行。2)在qmu检定点的传感器系数K可由式(12)给出：式中：3)当在qmn检定点重复检定n次时，重复性E,按式(13)计算：8传感器的重复性应符合5.3的要求。7.3检定结果的处理检定合格的传感器发给检定证书，检定证书格式见附录C;检定不合格的传感器发给检定结果通知书，检定结果通知书格式见附录D。7.4检定周期传感器的检定周期一般应不超过2年。9附录A气体层流流量传感器空气黏性修正系数ξ值表(E=μN/μm,以20℃时空气动力黏性系数为基准)温度tm/℃∈温度tm/℃6温度m/℃123456789气体层流流量传感器检定记录格式送检单位规格型号出厂编号流量范围生产厂检定点次数气体层流流量传感器∈t重复性E传感器系数K。核查检定点次数气体层流流量传感器标准装置EtK重复性检定结论检定条件检定设备检定员核验员检定日期附录C检定证书内页格式1.本次检定所依据检定规程JJG736—2012气体层流流量传感器2.本次检定所用计量标准 不确定度或准确度： 4.检定结果序号检定项目检定结果1检定用介质(例如空气)2检定用介质温度、压力3流量范围4外观(符合要求)5密封性(符合要求)6示值误差%7重复性%8标准状态下传感器系数K。9检定结论1.本次检定所依据检定规程JJG736—2012气体层流流量传感器