大口径气体流量计在线检测技术
（830011 新疆维吾尔自治区计量测试研究院 新疆 乌鲁木齐）
【摘 要】对大口径气体流量计在线检测技术进行实践研究，首先阐述了测管式流量计的应用原理与系统构成情况，其次针对堵塞问题提出相应的防治措施，最后对在线检测技术进行重点分析。严格遵从该检测技术严格遵从标准，可以为解决大口径气体等介质的计量提供可行的技术方案。
【关键词】大口径；气体流量计；在线检测
近年来，各种非标准差压式流量计依据自身特点，在气体测量工作中取得了有效的应用成果，例如环形孔板流量计、均速管流量计、弯管流量计以及V型锥流量计等。然而非标准流量计在应用中也存在一定的劣势，那便是部分流量类型未能得到国家标准支持，同时在测量中无法准确控制偏差值，因此会对最终测量结果构成一定的影响。此外，当前我国还没有口径大于400mm且满足圆管形式的流量计，这样在风洞均匀流畅下游中无法提供准确检测。基于此，本研究将大口径作为切入视角，针对气体流量计的在线检测技术进行研究，对流量计的制造与发展具有重要意义。
一、相关原理及系统概述
国际标准ISO3966《封闭管道流体流量的测量》中规定了在充满流体的封闭管道中，处于稳定流动状态的体积流量的测量方法，并且规定了可测定的流速范围，下限流速为测头在风洞中标定的最低流速，具体数值为3.0m/s左右，上限流速为≤0.25倍的马赫数。对于圆管来说，将管道横截面中的半径数值代入到测定公式中，并且将平均流速视为等于在各个半径上测量各点位实际数据的算术平均值，这样当管道内部的平均流速等于管路半径平均速度所代表的算术平均值时，就可以利用平均流速对各个局部流速的实际数值进行估算。这样不仅能够对大口径气体流量计的在线检测提供准确的数据参考，还能够对测头的应用数量提供参考。考虑到测头支杆对堵塞问题的影响，需要根据测头实际插入深度来计算影响数值，进而减少最终检测结果的误差
二、流量范围
各种规格的流量计，均有其流量范围（Qmax～Qmin），在选型时应在工况条件下根据介质的密度、温度、压力等参数计算出需要的流量范围。如果介质的实际流量高于流量计的最大流量（Qmax）流量计长时间处于过载的情况下，不仅无法保证计量准确，而且极大地影响流量计的使用寿命。同样如果实际介质的流量低于最小流量（Qmin）时，可导致流量计无法准确采集信号或无法测出介质流速，其计量性能也很难得到保证。一般流量计的现场使用环境都有机械振动、噪音等干扰存在，所以流量计的主要运行范围应处于0.2Qmax～Qmax之间，尽量避免流量计长期处于Qmax以上和Qmin以下流量段运行。Qmin以下流量段运行。
三、压力损失与背压比
尤其是在低压供气条件下，应考虑在最大流量下流量计的压力损失与背压比情况，要保证在最大流量下，流量计的出口压力能够满足气具正常使用所要求的最低入口压力。
如果满足不了最低入口压力，则流量计的压损会较大，从而造成计量的失准。在当前利用临界流文丘里喷嘴法气体流量标准装置来检测气体流量计的过程中。在考虑小流量点在整个流量范围中处于小于Qt（一般取满量程的20%），其示值误差要求比较低，在实验中，我们取最小流量Qmin作为计量点，经过多次重复测量，发现在背压比β在0.66~0.22的变化中仪表系数的趋势为由小变大逐步趋近于流量计平均仪表系数。在中流量点实验中，在装置背压比β在0.78~0.38的变化中仪表系数一直稳定状态，测得的点仪表系数始终处于流量计平均仪表系数上下。在使用临界流文丘里喷嘴法气体流量装置检测涡轮流量计的过程中，虽然装置的使用要求为背压比β<0.88即可满足实验要求，但也不是背压比越低越好，背压比在0.78~0.54之间流量计测量的仪表系数会和平均仪表系数比较接近，因此在装置工作时需要找到这样一个恰当的背压比的“区间点”，既能保证检测流量计的可靠性，除此以外也保证使用的经济性。3大口径气体流量计在线检测技术措施在大口径气体流量计的在线检测过程中，首先需要对工艺管道中的阻流零件进行测定，例如弯径管、弯管以及直流管等，尤其是要对多年持续使用且无法拆卸更换的孔板进行测定，并且根据各种零件与孔板的流量特征进行综合分析，如果能够重新确定上述阻流零件之间的流量值与差压关系，并且将数据情况代入到大口径气体流量计的检测结果中，就可以使最终的检测结果更加准确。当针对流出系数进行计算时，可以利用阻流零件两侧的差压值来计算经过该阻流零件时产生的流量值，并且结合测管式流量测量系统可以实现在线标定大口径管线的各种阻流零件。通过将流量计与计算机相连接，可以准确测定出被测定大口径管道中的气体流量，同时还可以将实时压力与温度等数值反映到显示器中，流量计算机根据ISO3966标准计算出最终的流量值。
这样将结果与预期结果进行对比分析，能够看出实际数值的误差率较低。此外，为进一步提升大口径气体流量计在线测量时的准确度，还可以采用多支测管进行同步测量，最后结果取平均值，这样可以在原有基础上降低设备费用，强化大口径气体流量计测量结果的准确性。在应用大口径气体流量计在线检测技术时，还需要注意以下问题：①在常用流量低于3m/s时，需要根据实际情况对在线测量技术的相关参数进行调整，以保证检测结果的准确程度；②在检测过程中需要全程符合操作规定要求，严格控制测头的插入深度；③在振动比较大的管道中进行检测时，需要对震动影响数值进行分析，并且利用差压变送器与测管分体安装的方式，同时还可以将引压管替换成软管，尽量避免振动对检测结果造成的不良影响。④如果搭配系统的下限流量数值较低，且流量范围变化较大的话，可以选用带有HART通信功能的微压变送器来辅助检测。
四、结束语
综上所述，通过对气体流量计在线检测方法的研究，根据结果制定《气体流量计在线检测方法研究》报告。可以解决以前无法在生产现场对仪表进行准确检测的问题。同时，该检测实验采用与理论相结合的方式，能够对被测仪表做出精密的判断，进而为用户提供更好的服务。通过对气体流量计在线检测技术的研究，推动我国流量在线检测技术的发展，使其更好地为相关流量检测企业和机构提供指导。
参考文献：
[1]陈慧云,周金龙,王文林,等.气体流量计在线校准装置的研究[J].计量技术,2016(7):56-57
