音速喷嘴气体流量标准装置

负压音速喷嘴流量标准装置介绍负压音速喷嘴是一种常用于流体力学和燃烧领域的关键实验装置，用于测量和研究流体通过喷嘴的流量、速度和压力等重要参数。

它是通过将气体压力降低为负压来实现的，以产生超声速喷流并稳定其流动状态。

在实验室和工业应用中，负压音速喷嘴流量标准装置被广泛应用于气体流量计量和流体动力学研究。

下面将按照列表来详细介绍这一装置。

一、负压音速喷嘴概述负压音速喷嘴是一种能够产生音速或超音速风速的装置，它采用了特定的结构和设计，通过引入气体负压来引导高速气流通过喷嘴，从而形成高速紊流。

喷嘴的设计和结构决定了其能够实现稳定的超音速流动状态。

二、负压音速喷嘴流量计测量原理1. 流体力学原理负压音速喷嘴流量计的工作原理基于负压作用下的流体力学原理，利用负压差引导气体通过喷嘴形成超声速流动状态。

通过测量喷嘴入口和出口的压力差以及流动面积，可以计算出流量。

2. 测量装置原理负压音速喷嘴流量计由负压系统、流量传感器、控制器和数据采集系统等组成。

其中，负压系统负责产生并稳定负压，流量传感器用于检测流量，控制器根据传感器输出的信号控制负压系统的工作，数据采集系统用于记录和分析数据。

三、负压音速喷嘴流量标准装置的组成部分1. 喷嘴结构负压音速喷嘴的关键组成部分是其特殊设计的喷嘴，包括入口截面、过渡段和出口截面等。

喷嘴的结构和尺寸对喷嘴的流量和速度等参数有着重要影响。

2. 负压系统负压音速喷嘴流量标准装置中的负压系统负责产生和维持需要的负压条件。

负压系统通常由真空泵、负压调节阀和负压传感器等组成，通过控制阀门调节负压大小，同时监测负压值。

3. 流量传感器流量传感器是负压音速喷嘴流量计的关键组成部分，用于测量流体通过喷嘴的流量。

常用的流量传感器有热式流量计、差压流量计等，根据传感器的输出信号可以计算出喷嘴的流量。

4. 控制器和数据采集系统控制器和数据采集系统用于控制和监测负压系统以及流量传感器的工作，并将测量到的数据记录下来。

大庆油田油气水计量检定站作为大庆油田企业流量最高计量机构，在用的临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置，投产于2012年，受限于当时的技术条件，检定效率渐显疲软，已无法满足现今的检定工作。

油气水计量检定站通过与中国测试技术院合作，分析影响装置检定效率的因素，并对装置进行优化改造。

装置通过一年的运行，真正实现了节能降耗和提质增效的目的。

临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置的改造与优化向丽萍陈淼黄奕欣陈迪平（中国测试技术研究院流量研究所）摘要：因大庆油田油气水计量检定站临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置整体检定效率低下，经过研究与分析，提出该装置整体技术水平受技术条件局限和年限制约，存在影响检定的六类问题。

针对相应问题，通过采取气环泵和水环泵配合使用、改变变频器使用方式、填装自检漏系统、增加待检仪器吹扫设备、加装自动连接装置、加装高清摄像头、改进上游实验管段、增加水循环系统等九个方法对临界流文丘里喷嘴气体流量标准装置进行改造和优化。

改造后，装置整体检定效率提高57%，同时，经过改造，还达到年节电约10×104kWh 的效果，年节省电费15万元以上。

关键词：气体流量标准装置；变频器；自检漏系统DOI :10.3969/j.issn.2095-1493.2023.03.010Transformation and optimization of gas flow standard device for critical flow venturi nozzleXIANG Liping，CHEN Miao，HUANG Yixin，CHEN DipingFlow Research Institute of National Institute of Measurement and Testing TechnologyAbstract：Due to the low overall calibration efficiency of gas flow standard device for critical flow venturi nozzle at the oil and gas water metrology calibration station of Daqing oilfield，the overall tech-nical level of the device，through the research and analysis，is proposed to be limited by technical con-ditions and annual restrictions with the six types of problems that affect calibration．In view of the cor-responding problems，the gas flow standard device of critical flow venturi nozzle was transformed and optimized by adopting nine methods that are composed of using a gas ring pump in conjunction with a water ring pump，changing the way to use frequency converter，filling in self-testing leak system，adding the instrument purging equipment to be tested，retrofitting the automatic connection devices，adding the HD camera，improving the upstream experimental pipe section and adding the water circu-lation system．After the modification，the overall calibration efficiency of the device has increased by 57%．At the same time，through the transformation，the annual electricity saving is about 10×104kWh and the annual electricity cost is saved over 150000yuan ．Keywords：gas flow standard device；frequency converter；self-testing leak system第一作者简介：向丽萍，高级工程师，2007年硕士毕业于西南交通大学（电气工程学院），从事流量计量技术研究，136****7260，***************，四川省成都市成华区玉双路10号，610021。

音速喷嘴式燃气表流量标准装置
音速喷嘴式燃气表流量标准装置是用于校验、检测和标定燃气表的一种设备。

它采用了音速喷嘴原理，通过测量喷嘴出口处的流量和喷嘴压差来确定燃气流量。

音速喷嘴是一种特殊形状的喷嘴，能使燃气在通过喷嘴时达到音速，此时流速已经达到了最大值。

标准装置中一般设有压力传感器和温度传感器，用于监测喷嘴进口和出口处的压力和温度，并通过计算得出喷嘴的流量。

标准装置还会配备流量计，用于直接测量喷嘴出口处的流量，以作为校验和标定的依据。

通过与待校验的燃气表进行比对，可以得出其流量测量的准确性和误差。

如果燃气表的流量测量偏差较大，可以进行调整和修正，以确保燃气表的准确性。

音速喷嘴式燃气表流量标准装置在燃气表校验和标定中起到了重要的作用，能够提供准确的流量测量结果，保证燃气表的可靠性和准确性。

用音速喷嘴流量标准装置检定气体流量计摘要：随着我们国家经济水平的不断发展，各个领域也都取得了较为显著的成果，其中最为明显的便是我国工业化的发展，当前我国工业化进程不断推进，工业化水平也不断提高，在日益丰富的工业活动之下，越来越多的工业技术的设备走入我国工业化建设当中，为我国工业发展带来了很大的便利，也在一定程度上推动着我国工业技术的进步。

气体流量计是我国工业发展过程当中较为常用的一个工具，而用音速喷嘴流量标准装置对其进行检定也有着较大的应用优势。

关键词：音速喷嘴；流量标准装置；气体流量计；应用流量计作为我国工业发展和相关科学研究过程当中比较常用的工具，有很大的应用空间和潜力，从实际的应用来看，流量计不仅可以对液体的流量进行较为精准的测量，而且能够对气体的流量进行测量，这就意味着在进行相关工业活动或者科学研究时，相关研究人员便可以利用气体流量计开展有关实验活动，提升实验的效率。

音速喷嘴流量标准装置是一个在国内外普遍用于检定气体流量计的装置，其主要采用负压音速喷嘴法，在使用该装置开展相关工作时，会受到当地的大气压、温度、大气湿度等自然因素的影响，还会受到检定员操作的规范程度以及相关设备的使用情况的影响，因此对其需要多加注意。

1音速喷嘴法气体流量标准装置原理要想更好地发挥音速喷嘴法气体流量标准装置对检定气体流量计的作用，首先需要对音速喷嘴法气体流量标准装置的原理有准确且深度的把握。

首先，音速喷嘴法气体流量标准装置采用的是负压法，该装置配套包含多个操作台位和多个音速喷嘴，将音速喷嘴作为标准表组合而成，从而实现较宽量程的测量范围。

在结构上，音速喷嘴法气体流量标准装置包括气动夹具装置、前后直管段、接线盒以及差压变送器等，将多个喷嘴并联，使每一个喷嘴都能够发挥一个气体流量给定器的作用，将实际测量时的气体流量叠加起来，从而实现不同流量范围内被检测标本的检测工作。

在一台音速喷嘴法气体流量标准装置上安装数个操作台，并且实现较宽量程的气体流量测量，能够在最大程度上提高相关工作的效率，也实现了音速喷嘴法气体流量标准装置的实用性要求。

气体容积式流量计测量结果的不确定度评定一、概述1、测量依据：JJG633-2005《气体容积式流量计》。

2、环境条件：温度（20±5）℃，相对湿度（40%〜70%），大气压力（86〜106）kPa。

3、测量标准：音速喷嘴式气体流量标准装置，测量范围为（1〜6000） m3/h o4、被测对象：LLQZ-80气体智能罗茨流量计，流量范围（3〜250）m3/h,准确度等级1级。

5、使流体在相同的时间间隔内连续流过被检流量计和标准器，比较两者的输出值，从而确定被检流量计的相对示值误差。

6、评定结果的使用：符合上述条件的测量结果，一般可直接使用本不确定度的评定方法。

二、数学模型根据气体动力学原理，当气体通过音速喷嘴时，喷嘴上、下游气流压力比达到某一特定数值的条件下，在喷嘴喉部形成临界流状态，气流达到最大速度（音速）。

此时q m只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关，而不受其下游状态变化的影响。

模型如下：式中：E—流量计相对示值误差一流量计累积流量值Qmm-与Q mm同一温度和压力状态下标准器累积流量值Qmqm 4"*——式中：q m—通过音速喷嘴在实际条件下的质量流量;A*一音速喷嘴喉部的截面积；C一音速流喷嘴的流出系数；C*—实际气体的临界流函数；P0一喷嘴前气体的绝对滞止压力；T0一喷嘴前气体的绝对滞止温度；RM-气体常数。

三、测量不确定度分析对一台LLQZ-80气体智能罗茨流量计，流量范围(30〜250)m3/h进行检测，数据如下：测量重复性：测量重复性引起的不确定度分量采用极差法，选取最大值0.12% u(E)=—=——=0.0697%四、标准不确定度分量评定（1）喉部截面积的标准不确定度考虑到喷嘴使用与标定时取值时相同，所以可将其看成常数，因此可忽略他们的不确定度。

（2）流出系数的标准不确定度u（C d）流出系数的标准不确定度u（C d）可根据喷嘴检定证书给出的流出系数准确度0.2%来确定。

音速喷嘴法气体流量标准装置不确定度分析一、概述GLV-Z系列临界流文丘利喷嘴气体流量标准装置（以下简称置），选用符合国际标准（ISO9300）的临界流文丘利喷嘴气体流量标准，采用标准流量计比较发原理进行流量计的检定或测试。

本报告引用643-2003国家计量检定规程“标准表法流量标准装置”。

1、JJG643-2003国家计量检定规程“临界流流量计”；2、JJG620-94国家计量检定规程“临界流流量计”；3、CNAL/AC012003“检测和校准实验室认可准则”；4、CNAL/AG062003“测量不确定度政策实施指南”。

二、装置简介1、基本结构该装置按照主要功能分成两大部分：主要的装置设备部分和专用管理软件部分，装置的谁被部分主要由以下五部分组成：1.1装置计量部分该部分包括：滞止容器、被压容器、音速喷嘴组、阀门组、压力变送器、温度变送器、阀门组等。

2、工作原理与特点2.1测量原理临界流文丘利喷嘴（简称喷嘴），当气体通过喷嘴喉部最小截面时，在达到临界压比下[P/P ≤0.528时空气]其流速达到最大值（音速），但小于临界压比时，气体通过该截面上的流速仍然保持最大值，音速不变。

我们就是利用临界流喷嘴具有这一特性，作为气体计量量值标准的理论依据。

根据空气动力学，热力学，分子物理学等知识，经理论推导，通过临界流喷嘴的气体质量流量，可按下式计算：Qg =Tp C d φ3778.01P PH ϕ-kg/h (1)Qg ：通过临界流喷嘴的气体质量流量（㎏/h ） P ：临界流喷嘴前滞止绝对压力（KPa ） T ：临界流喷嘴前滞止绝对温度（K ）ф：和临界流喷嘴喉部面积等有关系数（制造单位给出） Cd ：流出系数（制造单位给出）PH ：在实验室条件下饱和蒸汽压力Kpa （计算机内可查） Ф：在实验室条件下相对湿度（湿度计实测获得） Po ：在实验室内大气压力根据连续性原理，通过被检流量计的质量流量Qg ，一定等于通过临界流喷嘴的质量流量Qg 。

音速喷嘴法气体流量标准装置的不确定度分析作者：郭秀江史芳来源：《中国市场》2013年第22期[摘要]气体流量计在计量检定中有很多值得探讨的知识。

目前我国很多地方都应用音速喷嘴（负压）检定，对于正压和负压的检定既有很多共性，也有其个性，本文在这两个检定过程中对不确定度进行分析。

[关键词]气体流量检定；正压负压对比；不确定度；稳定性[中图分类号]TH814[文献标识码]A[文章编号]1005-6432（2013）22-0026-021工作原理（负压）根据气体动力学原理，当气体通过临界流喷嘴时，在喷嘴上下游气流压力比达到一特定数值的条件下，在喷嘴喉部形成临界流状态，气流达到最大速度（当地音速）。

流过喷嘴的气体质量流量也达到最大值qm。

此时qm只与喷嘴入口处的滞止压力和温度有关，而不受下游状态变化的影响。

正是应用了这原理，采用喷嘴作为标准装置的标准表，然后与被检流量计进行比对，得到被检流量计的误差。

5对于正压法的不确定度分析音速喷嘴气体流量正压法的工作原理是：由气体压缩机产生气源，通过气体稳压系统，经过被检表和标准音速喷咀放入大气，通过测定温度、压力、脉冲等参数，用给定数学模型算出标准流量和被检流量的误差。

其误差来源同负压的误差来源的基本一致，只是在考虑正压的检定时，存在由于气体压力稳定度带来的误差。

通过我们做了一些实验数据说明：选定在本装置流量范围内7个检定点，每个检定点检定10次，每次间隔10秒，结果如下：由实验数据对流量的稳定性（稳流）带来不确定度为0.098%。

以上音速喷嘴气体流量标准装置（负压法）的扩展不确定度为：U=0.152%。

结论：取k=2，则整套音速喷嘴标准装置（正压法）的扩展不确定度为：U=0.50%。

6结论对于音速喷嘴气体检定标准装置正压和负压的对比结论：正压优点能实现现场模拟，并且对压力和温度进行现场检定对比，缺点是检定准备工作时间长，并且每个点流量稳流需要时间长一般（最少20分钟）以上，检定精度相对比较低，流量范围相对也小，成本高。