一、前言
在過(guò)去的三年中，對(duì)工業(yè)氣體流量計(jì)的檢定要求大大增加。主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：
l、用天然氣進(jìn)行的高壓氣體流量計(jì)的檢定不僅僅限于渦輪氣體流量計(jì)，而且還有孔板式、文丘里管式及渦流擋板式流量計(jì)。
2、對(duì)小型流量計(jì)的低氣體流量(小于3.5m3/h)檢定，諸如熱質(zhì)量流量計(jì)、質(zhì)量流量控制器、醫(yī)療衛(wèi)生設(shè)備用的可變面積儀表和檢測(cè)器。
3、除用空氣或天然氣之外的氣體的檢定及在不同操作條件(不同壓力或不同氣體)下的檢定。
鑒于這些情況，荷蘭計(jì)量院研制出一種新型的低流量檢測(cè)裝置，且使2臺(tái)現(xiàn)有檢定裝置實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。另外，在Bergum增設(shè)高壓檢測(cè)設(shè)施很有必要，這已列入1993年計(jì)劃當(dāng)中。
表1給出了荷蘭對(duì)工業(yè)氣體流量計(jì)進(jìn)行法律鑒定、檢定和測(cè)試的現(xiàn)有設(shè)施。該表提供了這些檢測(cè)裝置的特性，諸如流量、操作壓力及檢測(cè)所使用的氣體類(lèi)型。對(duì)于所列的設(shè)施，荷蘭計(jì)量院的合作伙伴將負(fù)責(zé)進(jìn)行法律鑒定和頒發(fā)檢定證書(shū)。除了表1中所列設(shè)施之外，配氣公司和氣體流量計(jì)制造廠檢測(cè)裝置的數(shù)量也有所增加。
二、高壓檢測(cè)裝置
荷蘭有幾臺(tái)高壓流量檢測(cè)裝置。從檢定設(shè)施或溯源性方面看，Groningen、Bergum和Westerbork的檢測(cè)裝置很重要。這3臺(tái)裝置在操作條件下的檢定可用天然氣作為檢定介質(zhì)。
1.Groningen的高壓檢測(cè)裝置
Groningen的高壓檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)為一臺(tái)研究裝置。該裝置的所有者Gasunie公司利用這臺(tái)裝置對(duì)氣體流量計(jì)、裝置效應(yīng)、減壓器和其他設(shè)備進(jìn)行研究。被檢測(cè)裝置可安裝在檢測(cè)裝置中的幾個(gè)部位，構(gòu)成最合適的配置。該裝置很少用于氣體流量計(jì)的正常檢定。然而，它對(duì)荷蘭其他高壓檢測(cè)裝置的溯源起了非常重要的作用。
表1對(duì)工業(yè)氣體流量計(jì)進(jìn)行或合作進(jìn)行法律鑒定、檢定和檢測(cè)所用的測(cè)試設(shè)備
裝置名稱(chēng)裝置所有方位置流量氣體類(lèi)型絕壓范圍(bar)低流量檢測(cè)裝置NMiDordrecht2×10-5～3.5空氣、天然氣或鋼瓶氣體10.5m3鐘罩NMiDordrecht0.1～65空氣或天然氣11m3鐘罩NMiDordrecht0.4～160空氣13.5m3鐘罩NMiDordrecht0.4～400空氣或天然氣1檢測(cè)管線NMiDordrecht5～1000空氣1高流量檢測(cè)裝置NMiDordrecht40～12×103空氣1內(nèi)部檢測(cè)管線InstrometSilvolde8～10×103空氣1外部檢測(cè)管線InstrometSilvolde20～25×103空氣1高壓檢測(cè)管線GasunieGroningen45～36×103天然氣9～41高壓檢測(cè)管線NMiBergum45～132×103天然氣9～51高壓檢測(cè)管線GasunieWesterbork6000～2.4×106天然氣60高壓檢測(cè)管線InstrometUtrecht45～90×103天然氣9標(biāo)準(zhǔn)體積管回路ShellPernis5～200乙烯80
注：除乙烯標(biāo)準(zhǔn)體積管回路流量為在線條件外，其余流量均為正常運(yùn)行條件(0oC,1.01325bar)
位于Groningen的檢測(cè)裝置，如圖1所示，配有2套標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)。其中一套由10個(gè)并聯(lián)的容積式(CVM)氣體流量計(jì)組成。在在線條件下，每個(gè)流量計(jì)的最大流量為400m3/h。這種容積式流量計(jì)像Bergum傳遞標(biāo)準(zhǔn)一樣，只用于檢定高標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)。另一套標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)是Groningen日常研究使用的檢測(cè)裝置的工作標(biāo)準(zhǔn)。這套流量計(jì)是由一個(gè)最大能力為400m3/h的容積式氣體流量計(jì)和4個(gè)最大能力分別為650m3/h、1600m3/h和2個(gè)4000m3/h的渦輪氣體流量計(jì)組成。
由于該裝置結(jié)構(gòu)的原因，可直接采用一套10個(gè)容積式流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)檢定工作標(biāo)準(zhǔn)。
在Groningen，這些容積式流量計(jì)標(biāo)準(zhǔn)始終運(yùn)行在6bar的絕壓條件下。而被測(cè)驗(yàn)的流量計(jì)可在9～41bar壓力之間運(yùn)行。當(dāng)試驗(yàn)壓力超過(guò)9bar時(shí)，應(yīng)將該壓力降至測(cè)試流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)之間的范圍。由于壓力下降，應(yīng)將該氣體加熱到實(shí)驗(yàn)室溫度。鑒于壓力下降且氣體溫度應(yīng)以手動(dòng)控制，此時(shí)，尤其是在低流量條件下進(jìn)行檢定，很消耗時(shí)間，如果該壓力降至試驗(yàn)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)之間范圍，則氣體的壓縮性便起著很關(guān)鍵的作用。計(jì)算壓縮系數(shù)，既可采用AGANX-19-mod算法，也可采用簡(jiǎn)化的GERG方程。由于壓縮系數(shù)取決于氣體的組分，因此應(yīng)利用在線氣相色譜儀來(lái)確定氣體成分的摩爾分?jǐn)?shù)。這些參數(shù)可從氣體的組分計(jì)算出來(lái)，它們是壓縮系數(shù)算法的輸入?yún)?shù)。
2.Bergum的高壓檢測(cè)裝置
Bergum的高壓檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)用于檢定氣體流量計(jì)。如圖2所示，該檢測(cè)裝置與一個(gè)668MW發(fā)電廠的供氣站平行排列。該裝置的操作壓力范圍為9～15bar壓力達(dá)到21bar。的最大流量為88000m3/h，而當(dāng)壓力在21～51bar之間時(shí)的流量則為130000。單位表示該流量已轉(zhuǎn)換為正常條件(0oC,1.01325bar)
圖1Groningen高壓檢測(cè)裝置平面示意圖。左側(cè)的10臺(tái)容積式流量計(jì)為高壓基準(zhǔn)表。該圖右側(cè)的工作標(biāo)準(zhǔn)則用于檢驗(yàn)
檢測(cè)裝置的標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)包括4臺(tái)最大處理能力為4000m3/h的渦輪式氣體流量計(jì)，一臺(tái)處理能力為1000m3/h的渦輪式氣體流量計(jì)及兩臺(tái)處理能力分別為400m3/h和1000m3/h的CVM氣體流量計(jì)。
在Bergum的裝置上，標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)和被檢測(cè)的流量計(jì)均在大約相同的壓力條件下運(yùn)行。這種做法的優(yōu)點(diǎn)是，在檢定過(guò)程中，不會(huì)產(chǎn)生因氣體壓縮系數(shù)算法而導(dǎo)致的其他不確定度。但它也有缺點(diǎn)，即，標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)本身需要在幾種不同的壓力條件下進(jìn)行檢定。Bergum的標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)是在9bar、21bar、36bar和51bar的壓力條件下進(jìn)行檢定的。該標(biāo)準(zhǔn)在檢定壓力間的校準(zhǔn)系數(shù)通過(guò)插值誤差曲線圖獲得，圖中繪制了檢定曲線與流量相對(duì)應(yīng)的雷諾數(shù)關(guān)系曲線。
進(jìn)人該檢測(cè)裝置的氣體經(jīng)過(guò)2個(gè)(安全)關(guān)閉閥門(mén)、一個(gè)過(guò)濾器和一個(gè)加熱器后到達(dá)二級(jí)減壓器。測(cè)試壓力通過(guò)此減壓器進(jìn)行控制。在減壓器之后有4條平行的檢測(cè)管線。其中3條管線法蘭間的長(zhǎng)度為5.lm，而另一條測(cè)試管線法蘭間的長(zhǎng)度則為11m。這些流量計(jì)的直徑可以檢定，范圍為50～600mm(ANSI或DIN法蘭)。
氣體通過(guò)被檢測(cè)流量計(jì)后又經(jīng)過(guò)一個(gè)或幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)。此后，壓力下降，氣體返回到電廠的供氣管線。
在Bergum的檢測(cè)裝置上，對(duì)來(lái)自世界各地的氣體流量計(jì)進(jìn)行檢定。渦流擋板流量計(jì)占檢定流量計(jì)的15%左右，剩下的則為孔板、文丘里管、噴嘴、旋渦式流量計(jì)、插入式流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等。近年來(lái)，在Bergum測(cè)試裝置上進(jìn)行檢定的流量計(jì)數(shù)量大大增加(每年為17%)。這充分表明，在操作條件下檢定對(duì)于氣體流量計(jì)用戶具有更為重要的意義。另外，孔板、噴嘴、文丘里管檢定的數(shù)量也大大增加。
鑒于在此裝置上進(jìn)行檢定的流量計(jì)數(shù)量很大，因此必須經(jīng)常檢查標(biāo)準(zhǔn)氣體流量計(jì)。在新配置的檢測(cè)裝置上安裝了特殊的檢測(cè)儀表，用于檢測(cè)流量達(dá)到25000m3/h的流量計(jì)。這樣，便可在檢定期間連續(xù)檢查工作標(biāo)準(zhǔn)。每周臨時(shí)插入傳遞標(biāo)準(zhǔn)，檢查較高流量條件下的工作標(biāo)準(zhǔn)。