标准表法气体流量标准装置的流场分析

标准表法检定的基本原理和方法（一）中国计量科学研究院（北京市100013）苏彦勋在用标准表建立流体（气体和液体）流量标准装置的过程中，标准表检定的基本原理和方法一直是同行业关注的焦点。

今后在中国流量网测试技术栏目中就用速度式标准表、临界标准表、容积是标准表等几种标准表的检定原理、方法。

分别以单台和并联检定流量计的计算原理、数据处理和误差分析展开讨论和探讨，具有连贯性、严谨性、关注性和适用性的特点。

请同仁和网员以及专家学者关注这一热点。

这次就速度式标准表单台标准表检定流量计的原理和方法提供该栏目作为标准表检定流量计的基本原理方法（一）。

下期为并联标准表检定流量计的基本原理和方法（二）。

一、单位标准表检定流量计的系统如图一图一单位标准表检定流量计系统图一所示，为单位标准表检定系统，标准表与被检表t串联在同一管径的管道上。

在流动隐定的情况下，任何时刻流过两台表的质量流量Qm是相等的。

根据这一基本原理，在检定流量计时如何应用。

二、在检定介质为液体的情况下，被检的流量计的仪表系数Kt，若通过标准表S和被检流量计t的质量流量分别为Qms和Qmt.通过标准表的质量流量和被检流量计的质量流量分别为:Qms = QvsoρsQmt = Qvtoρt (1)式中Qvs－通过标准表的体积流量m3/h；Qvt－通过被检流量计的体积流量m3/h；ρs－通过标准表的流体密度kg/m3；ρt－通过被检流量计的流体密度kg/m3.设标准表和被检流量计的仪表系数分别为Ks Kt.若ρt ＝ρs式中：Qv－体积流量m3/h；f－仪表输出频率；ρ－介质密度；Ns－同一计数时间间隔内标准表输出的脉冲数；Nt－同一计数时间间隔内被检流量计输出的脉冲数；Kt－同一计数时间间隔内被检流量计与标准表输出的脉冲数比。

三、检定介质为气体的情况下，被检的流量计仪表系数Kt为方便，以空气为例。

假定空气在检定过程中成分不变，现将标准表s与被检流量计t的工作状态换算到标准状态（ρo,V o,To）。

气体流量标准装置气体流量标准装置是一种用于测量和校准气体流量的设备，它在工业生产和科学实验中起着至关重要的作用。

在许多行业中，准确测量气体流量是确保生产过程稳定运行的关键因素，因此气体流量标准装置的准确性和可靠性至关重要。

首先，气体流量标准装置需要具备高精度和高稳定性。

在工业生产中，许多工艺需要精确控制气体流量，任何误差都可能导致生产过程中的问题。

因此，气体流量标准装置必须能够提供高精度的测量结果，并且在长时间使用过程中保持稳定性，以确保生产过程的正常运行。

其次，气体流量标准装置需要具备广泛的适用性。

不同行业和不同工艺中使用的气体种类和流量范围可能各不相同，因此气体流量标准装置需要能够适用于不同种类和范围的气体流量测量。

这就要求气体流量标准装置能够灵活调整和适应不同的工艺需求，以满足不同行业的使用要求。

另外，气体流量标准装置还需要具备良好的可操作性和易维护性。

在实际使用过程中，操作人员需要能够方便地操作气体流量标准装置进行测量和校准，而且设备本身需要具备良好的稳定性和可靠性，减少维护和保养的工作量，确保设备长期稳定运行。

最后，气体流量标准装置还需要具备良好的环境适应性。

在工业生产现场，可能存在各种恶劣的环境条件，如高温、高压、腐蚀性气体等，因此气体流量标准装置需要能够在各种环境条件下稳定可靠地工作，确保测量结果的准确性和可靠性。

总的来说，气体流量标准装置在工业生产和科学实验中具有非常重要的作用，它的准确性、可靠性、适用性、可操作性和环境适应性是衡量其性能优劣的重要指标。

只有具备了这些特点，气体流量标准装置才能够满足不同行业和工艺的需求，确保生产过程的稳定运行。

因此，在选择气体流量标准装置时，需要充分考虑这些因素，以确保选择到适合自身需求的设备。

计量标准考核技术报告
计量标准名称：标准表法水流量标准装置
计量标准负责人：
建标单位名称：
填写日期：2020
目录
一、建立计量标准的目的 (1)
二、计量标准的工作原理及组成 (1)
三、计量标准器及主要配套设备 (2)
四、计量标准的主要技术指标 (4)
五、环境条件 (4)
六、计量标准的量值溯源和传递框图 (5)
七、计量标准的重复性试验 (6)
八、计量标准的稳定性考核 (7)
九、检定或校准结果的测量不确定度评定 (8)
十、检定或校准结果的验证 (11)
十一、结论 (12)
选一台性能稳定的DN100、0.5级涡街流量计，测量介质为水，以流量106 m3/h为测量点，标准值为5300L，测得流量计示值值见下：表:
对于5300L标准器，其最大允许误差为5300L×0.2%=10.6L，该标准的稳定性小于计量标准最大允许误差的绝对值，则该标准器的稳定性考核合格。

涡街流量计示值误差的测量不确定度分析1测量方法（依据JJG198-1994《速度式流量计检定规程》）标准表法气体流量标准装置主要由流体源、试验管路、标准流量计、计时器和控制设备等组成，标准流量计与被标定流量计串联于管道中。

工作原理是基于连续性方程，流过标准流量计的质量流量等于流过被标定流量计的质量流量，比较两表的指示值，就得出被检表的示值误差。

本装置选用重复性好、准确度高的临界流文丘利喷嘴做标准器，以某个稳定的流量向滞止容器内连续灌注流体，且使该流体连续通过标准流量计（可多个喷嘴组合）和被标定流量计，准确测定和记录各相关参数值及变化量，同时准确测定在规程规定的时间间隔内流入滞止容器的流体总量，从而确定被检流量计的计量性能。

2 测量结果不确定度的来源根据该标准装置的构成和测量机理，形成有效检测的要素主要是：2.1各流量点仪表系数重复性的影响在装置正常的工作条件下，选择一台性能稳定的1级涡街流量计，在相应管线上进行五点十五次的独立测量，将各流量点仪表系数重复性的最大值代入，按A类评定。

2.2 平均仪表系数重复性的影响在装置正常的工作条件下，对具有仪表系数重复性最大值的涡街流量计求其仪表系数的标准偏差，按A类评定。

2.3标准流量的不确定度由检定所用的流量标准装置引入，根据流量标准装置证书给出的检定结果，按B类评定。

2.4 气体泄露量的影响由于本装置的原理是标准表法，要求流过标准表和被检表的气体质量流量一致，所以从被检表的后端到喷嘴之间不允许有泄露，其控制指标为0.05％，按B 类评定。

2.5 各类检测传感器和仪表的影响其包括被检表前后的绝压变送器和温度传感器。

这些参数是用于判断和计算的依据，因此必须符合要求且具有有效的证书，按B 类评定。

2.6 计算机数据采集计时的影响计时是用晶体振荡器产生的时钟脉冲来进行的。

本装置采用晶振标称频率为5MHz 的计时器，最大允许误差为±0.005％，属于均匀分布，计算机数据采集带来的误差为±0.005％，也是均匀分布，设计算机数据采集计时的最大允许误差是两者的代数和，即为±0.01％，那么两个相同的均匀分布的合成是三角形分布，按B 类评定。

浅谈法定计量检定机构膜式燃气表检定装置现状摘要：随着我国国民经济的不断发展，气体流量计也被各行各业广泛应用。

膜式燃气表是目前应用最为广泛的家用天然气计量器具，对其进行准确、高效的计量检定工作，是法定计量检定机构的重要职责。

为了对膜式燃气表计量性能进行检定，大量技术机构配备了膜式燃气表检定装置。

本文将主要阐述膜式燃气表检定装置的现状，并且分析其对检定结果产生的影响。

关键词:膜式燃气表，计量检定，标准装置随着国民经济的不断发展和环保要求的日益增长，天然气作为一种清洁、安全的民用燃料得到了广泛的使用，而膜式燃气表是目前应用最为广泛的家用天然气计量器具。

为对其进行准确、高效的计量检定工作，各地法定计量检定机构使用了大量的膜式燃气表检定装置。

按照标准装置的类型，主要分为两大类：钟罩式气体流量标准装置和标准表法气体流量标准装置。

1法定计量检定机构燃气表检定装置1.1 钟罩式气体流量标准装置钟罩式气体流量标准装置（以下简称钟罩装置）由钟罩、液槽、压力补偿装置、试验管路、标尺等组成。

钟罩是一个倒置在液槽内的容器，顶部封闭，底部敞开。

液槽内装有清洁水或不易挥发的油作为密封液体。

此时可动的钟罩和固定的液槽组成了一个容积可变的密封空腔。

钟罩装置上有一根导气管，一端通到钟罩的内部，穿过液槽底部和密封液体，另一端与试验管路连接，试验管路上连接膜式燃气表。

为保证钟罩在下降过程中保持速度不变，需使用压力补偿装置来补偿浮力的变化。

通过记录钟罩装置标尺或编码器脉冲的变化，与膜式燃气表示值进行比较，从而判定膜式燃气表计量性能是否合格。

1.2 标准表法气体流量标准装置标准表法气体流量标准装置（以下简称标准表装置）由标准表、气源、试验管路组成，标准表一般使用准确度等级较高的湿式气体流量计或临界流文丘里音速喷嘴。

进行检定时将膜式燃气表连接到试验管路，气源产生气压，在相同时间内，气体连续经过标准表和被检的膜式燃气表，通过记录标准表示值的变化，与膜式燃气表示值进行比较，从而判定膜式燃气表计量性能是否合格。

对标准表法空气流量标准装置的不确定度验证Validation of Deg r ee of Unce r ta i n ty of Standa r d Mete r Method Air Flow Standa r d Device王娟 WANG Juan（青海省计量检定测试所，西宁 810001）（Qingha i Metrological Verification Test Institute ，Xining 810001，Chin a ）摘 要 ： 作为省级计量检定机构，我所使用的计量标准装置都需经上级计量检定机构根据计量标准考核规范，考核合格，发放相应的检定/校准证书，方可开展计量检定工作。

我所大流量检定站所使用的计量标准装置——标准表法空气流量标准装置。

经上级检定机构考核合格，给出扩展不确定度：U =0.3%,k=2。

作为一名计量检定人员，对所使用的计量标准装置，从构造原理到技术指标都要做 到心中有数。

A bst r ac t: Qingha i Metrological Verification Test Institute as the provincial metric calibration organizations, the used metering s tandard device need to be validated by metric calibration organizations at a higher level according to the examination standard of measurement standard and if it is qualified, the metric calibration organizations at a higher level would issue the corresponding validation or calibration certificate, and then carry out the work. We have large flow of metering standard device used by the verification station —standard meter method air flow standard equipment. After approved by the metric calibration organizations at a higher level, it gives the extended uncertainty: U=0.3%,k=2. As a verification officer, we should have a pretty clear idea from the structural principle to technical indicators.关 键 词 ： 计量标准装置；空气流量；工作原理Key words: metering standard device ；air flow ；working principle 中 图 分 类 号 ：TB937 文 献 标 识 码 ：A文 章 编 号 ：1006-4311（2013）10-0287-020 引言 级，取 k=2，则：u = 0.2 ×100%=0.10% E 1 r2 标准表法空气流量标准装置由计量标准器和配套设备组成。

现场服务型标准表法流量测试装置侯学青;李斌;程超【摘要】On the basis of comparing and analyzing the traditional flow parameter testing methods,a field service flow test facility is designed to solve the problem of high accuracy measurement of water flow parameter test device.The whole device takes water as the medium,and the Coriolis flowmeters are used as master meters.The variable frequency pump and the surge tank are acted as the secondary regulation system,and the hardware and software platform of LabVIEW are used as the development system.The entire facility is small and light weight so that it can be carried to the scene for rapid calibration.It saved the standby time caused by the disassembly and examination of the flowmeter and greatly improved the production efficiency of the enterprise.The device fills the technical blank of field measurement and measurement of domestic water flow.%该文在比较分析传统流量参数测试方式的基础上,设计了一种现场服务型流量测试装置,用于解决水流量参数测试装置现场高精度计量检测的问题.整套装置以水为介质,以科里奥利流量计作为标准表组,以变频调速加稳压罐作为二级稳压系统,以LabVIEW软硬件平台作为开发系统.所设计的装置小巧轻便,可以车载到现场进行快速标定,节省了因流量计拆卸送检引起的待机时间,大大提高了企业生产效率.该装置填补了国内水流量现场计量测试的技术空白.【期刊名称】《自动化与仪表》【年(卷),期】2017(032)011【总页数】4页(P24-27)【关键词】流量测试装置;现场服务型;标准表法;质量流量计;LabVIEW【作者】侯学青;李斌;程超【作者单位】上海市质量监督检验技术研究院,上海201114;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TB937随着国家政策的调整，计量校准市场竞争加剧，以客户需要为本的理念已深入人心[1]。

气体大流量标准装置刘忠奎　何乃库　张羽鹏 / 中国航发沈阳发动机研究所摘　要　针对气体大流量校准的研究现状和航空发动机产业的需求，研制了气体大流量标准装置。

介绍了该装置的总体设计方案、主要组成部分和工作原理，总结归纳了该装置的技术创新点。

该装置通过引用双罐称量模式、电磁力平衡技术和切换阀压力动态监测手段提高了气体大流量校准的准确度。

关键词　气体；大流量；流量校准；标准装置0　引言流量是指单位时间内通过特定表面流体的量（体积或质量）。

若单以体积表示流体的量，其流量称之为“体积流量”，用Q表示[1][2]。

流量校准是实现流量准确测量的保障，与国民经济、国防建设、科学研究密切相关，且遍布于工农业生产、国防建设、科学研究、对外贸易以及人民生活各个领域[3][4]。

在航空发动机研制中，气体流量是重要的测量参数，是评定发动机性能的重要依据之一。

为保证气体流量的测量准确度，必须对流量测量设备进行校准。

为满足航空发动机的研制需求，设计研制了气体大流量标准装置。

1　总体方案气体大流量标准装置由电磁天平、称量罐、快速切换阀、滞止容器、音速喷嘴组、检定管线、进/排气管线及测控系统等组成，如图1所示。

该装置以压缩空气为工作介质，包括一次标准和二次标准。

一次标准采用质量-时间法，二次标准采用标准表法。

一次标准装置可以连接1 MPa和4 MPa气源，满足0.8～4 MPa的工作压力。

电磁天平和称量罐置于单独房间，以满足天平和称量罐对环境条件的要求。

受厂房面积限制，二次标准装置采用三条固定管线，DN 200 mm以下小口径采用转轮方式更换管线，DN200 mm以上可直接更换备用管线。

考虑到气源流量和管线口径，最大管线设计为DN600 mm，可开展DN600 mm，DN400 mm，DN350 mm，DN300 mm，DN250 mm，DN200 mm及以下各种流量计的校准。

1 MPa气源通过DN400管线与装置连接，最大流量为40 kg/s，通过调压后可流经除湿系统或直接进入稳压罐。

气体流量的量传体系一、概述气体流量计量的量值传递关系，包括从基本量及导出量到气体流量计量基准器具、气体流量计量标准器具、气体流量工作计量器具之间的量值传递关系、量值传递方法和量值传递时的测量能力。

作为国家计量检定系统表的一部分，气体流量计量器具检定系统表是气体流量计量量值传递的重要依据。

国家计量检定系统表即国家溯源等级图，它是将国家计量基准的量值逐级传递到工作计量器具，或从工作计量器具的量值逐级溯源到国家计量基准的一条比较链，以确保全国量值的准确可靠。

它可以促进并保证我国建立的各项计量基准的单位量值，能够准确地进行量值传递。

国家计量检定系统表规定了从计量基准到计量标准直至工作计量器具的量值传递链及其测量不确定度或最大允许误差，依次可定各级计量器具的计量性能，有利于选择测量用计量器具，确保测量的可靠性和合理性。

二、气体流量计量器具气体流量计量器具依据计量学用途以及在检定系统表中的地位分为：气体流量计量基准器具，气体流量计量标准器具，气体流量工作计量器具。

（一）气体流量计量基准器具气体流量计量基准器具包括pVTt法气体流量基准装置和钟罩式气体流量基准装置。

气体流量计量基准可通过间接测量法溯源至质量或长度、时间、温度、压力、湿度等量值。

1.pVTt法气体流量基准装置pVTt法气体流量基准装置主要由标准容器、压力计、温度计、计时器，以及真空泵、阀门和控制台等组成。

在某一时间间隔t内，气体流入或流出容积为V 的标准容器，根据容器内气体绝对压力p和热力学温度T的变化，可以求得气体质量。

流量范围为：（0.1～1300）m3/h，装置扩展不确定度：≤0.05%（k=2）。

pVTt法气体流量基准装置可使用间接测量法，通过对质量、压力、温度、时间的测量计算出装置的标准容积。

压力测量仪表的不确定度一般为装置不确定度的1/2至1/3，温度测量仪表的单点不确定度一般为装置不确定度的1/3，时间测量仪器的不确定度应不大于0.01%（k=2），分辨率应不大于1ms。

实验二气体流量测定与流量计标定一、实验目的气体属于可压缩流体。

气体流量的测量，虽然有一些与用于不可压缩流体相同的测量仪表但也有不少专用于气体的测量仪表，在测量方法和检定方法上也有一些特殊之处。

显然，气体流量的测量与液体一样，在工业生产上和科学研究中，都是十分重要的。

尤其是在近代，工业生产规摸的大型化和科学实验的微型化，往往这些流量、温度、压力等的检测仪表就成为关键问题。

目前，工业用有LZB系列转子流量计，实验室用有LZW系列微型转子流量计，可供选用。

对于市售定型仪表，若流体种类和使用条件都按照规格规定，则读出刻度就能知道流量。

但从精度上考虑，仍有必要重新进行校正。

转子流量计自制是有困难的，因锥形玻璃管的锥度手工难于制作。

但是，在科学研究中或其它某种场合，有时，不免还要根据某种特殊需要，创制一些新型测量仪表和自制一些简易的流量计。

不论是市售的标准系列产品还是自制的简易仪表，使用前，尤其是使用一段时间后，都需要进行校正，这样才能保证计量的准确、可靠。

气体流量计的标定，一般采用容积法，用标准容量瓶量体积，或者用校准过的流量计作比较标定。

在实验室里，一般采用湿式气体流量计作为标准计量器。

它属于容积式仪表，事先应经标准容量瓶校准。

实验用的湿式流量计的额定流量，一般有0.2m3·h—1和0.5m3·h—1两种。

若要标定更大流量的仪表，一般采用气柜计量体积。

实验室往往又需用微型流量计，现时一般采用皂膜流量计来标定。

本实验采用标准系列中的转子流量计和自制的毛细管流量计来测量空气流量。

并用经标准容量瓶直接校准好的湿式流量作为标准，用比较法对上述两种流量计进行检定，标定出流量曲线.，对毛细管流量计标定。

通过本实验学习气体流量的测量方法，以及气体流量计的原理、使用方法和检定方法。

同时，这些知识和实验方法对学习者在进行以下各项实验时，肯定会有帮助，尤其时对今后所从事的各种实验研究工作，也是有益处的。

计量标准技术报告计量标准名称钟罩式气体流量标准装置（0.2级）计量标准负责人建标单位名称填写日期目录一、建立计量标准的目的………………………………………………………………… ( )二、计量标准的工作原理及其组成………………………………………………………( )三、计量标准器及主要配套设备…………………………………………………………( )四、计量标准的主要技术指标……………………………………………………………( )五、环境条件………………………………………………………………………………( )六、计量标准的量值溯源和传递框图……………………………………………………( )七、计量标准的稳定性考核………………………………………………………………( )八、检定或校准结果的重复性试验…………………………………………………………( )九、检定或校准结果的不确定度评定………………………………………………( )十、检定或校准结果的验证………………………………………………………………( ) 十一、结论…………………………………………………………………………………( ) 十二、附加说明……………………………………………………………………………( )六、计量标准的量值溯源和传递框图注：应当提供《计量标准的稳定性考核记录》。

注：应当提供《检定或校准结果的重复性试验记录》。

即合成方差由三个不确定度分量组成，它们是：燃气表读数V m 所引入的不确定度,燃气表分辨力V m 所引入的不确定度,以及通过燃气表气体体积V ref 测量所引入的不确定度。

(1) 燃气表读数V m 所引入的不确定度分量由于被检燃气表为数字显示，故读数本身不引入任何误差，即u (V m )=0，于是所引入的不确定度分量为：0)V (u V E)E (u m m1=∂∂=(2) 燃气表分辨力V m 所引入的不确定度分量被检表的分辨力为0.2 L ，每一个读数可能包含的最大误差为±0.1 L ，分辨力所引入的误差应满足距形分布，于是V m 的不确定度为：L 0577.03L 1.0)V δ(u m ==对应的灵敏系数c 2为：1ref m 2L 01.0L1001V 1V δE c -===∂∂=于是所引入的不确定度分量为：41m m21077.5L 0577.0L 01.0)V δ(u V δE)E (u --⨯=⨯=∂∂=(3) 气体体积V ref 所引入的不确定度分量已经得到u (V ref )=0.128 L ，对应的灵敏系数c 3为：1242ref m m ref 3L 01.0L10L100V V δV V E c -==+=∂∂=于是所引入的不确定度分量为：31ref ref31028.1L 128.0L 01.0)V (u V E)E (u --⨯=⨯=∂∂=6.示值误差E 测量不确定度分量汇总表和合成标准不确定度十、检定或校准结果的验证采用比对法。

简析标准表法气体流量标准装置检定CNG加气机摘要：天然气是一种具有清洁作用的能源材料，随着社会科技的飞速发展，加气站的规模日益增大，天然气被应用到人们生活的各方面。

尤其是以天然气为主要运行燃料的燃气车，当前天然气的加气问题正在受到社会各界人士的广泛关注。

天然气的汽车被越来越多的人使用，得到了飞速的发展。

我国当前对于天然气汽车的使用规模也正在趋于扩大，因此对于天然气的存储CNG加气站的研究占据着重要的地位。

但是我国目前对于CNG加气站的计量维护工作相应较为落后，CNG加气站具备着易燃易爆的特点，对于天然气的输送更具备了一定的危险特性，因此，在使用过程中必定要开展相关CNG加气机的检定。

关键词：CNG加气机；检定；操作燃气表是直接用于贸易结算的强制检定计量器具。

随着国民经济的不断发展, 一座座高楼大厦拔地而起, 而民用燃气表的使用量也随之越来越大, 各地的计量部门都面临着提高燃气表检定质量和检定效率的压力。

一方面为了保证流量计量量值溯源的准确可靠, 另一方面为了与快速发展的经济形势相适应。

对燃气表流量检定装置的设计和研究已经是一个很紧迫和重要的课题, 标准表法气体流量标准装置可满足民用膜式燃气表大量检定的需要。

一、标准表法气体流量标准装置的分类标准装置按照气源系统类型、气流回路系统类型和标准表类型三个层次, 可进行如下分类。

按照气源系统类型, 标准装置分为正压法和负压法两大类。

气体流量计的性能在不同的压力下会有差异, 其变化与压力高低和流量计类型有关。

正压法标准装置较高而可变的气源压力可以实现气体流量计在高压状态下的检定/校准; 负压法标准装置能够满足常压使用的气体流量计的检定 /校准。

正压法气体流量标准装置采用空气压缩机和稳压容器或其他方法将高压气体充入到试验管路, 高压气体在试验管路内循环或进入下游管路; 负压法以大气为气源, 采用风机或真空泵造成负压, 气体由试验管路吸入, 经过被检气体流量计和标准表,排入大气。