当管道中无煤气流过时,流量电桥处于平衡状态,输出值为0,代表被测煤气零流量;而当管道中有微弱煤气通过时,就立刻引起电桥的不平衡,测得的输出电压表征对应的煤气流量值,这样从根本上解决了煤气小流量漏计问题.为了解决测量传感器的动态响应问题,在测量线路设计中采用了副电桥技术,提高了仪表的灵敏度
3、标定方法及实流标定
根据该流量计的测量原理,使用前须进行标定,这里采用钟罩式气体流量标准装置为该流量计进行实流标定。针对于目前**应用的50mm煤气管道,用该钟罩标准装置对这种煤气质量流量计进行了实流标定,经过一段时间的标定实验,综合分析试验数据表明,所研制的仪表灵敏度较高,重复性较
好,取其中一组实验数据如表1所示.
煤气由管道送入标准气体容器-2000L钟罩,并使之浮起,经被标表由控制阀来控制钟罩的降落,而后通过管道将煤气送至燃烧器,在此过程中,分别读取钟罩的起始刻度及终止刻度,同时记录钟罩在此刻范围内的降落时间,依据以上数据将流经被检表的煤气流量换算成标准体积并读取被检表的热式码.这样通过控制阀来调节所需的流量,可得到若干热式码-流量测量点,并依取这些测量点可描绘出被检表的特性曲线.该钟罩分度值为1.0068L/mm,流量稳定度为0.13%,累计流量准确度为0.30%.
根据实流标定数据,给出燃气热式质量流量计的特性曲线如图3中曲线a所示.但是在大量的实验中发现两个不容忽视的问题.其一,煤气小流量标定时,热式码有一稳定时间,而在大流量标定时,热式码几儿乎瞬间稳定且直至标定结束.其二,当煤气温度发生化后,小流量标定时,热式码变化很大,但当流量增加到一定程度后,热式码不受煤气温度变化的影响,此时的特性曲线如图3中曲线b、c所示
由图3可知,热式码会随着煤气温度升高或降低而增大和减小,这是由该流量计的测量原理而决定的.在煤气管道中,当煤气流速很低时,测速铂电阻与煤气间的热交换既包括强制对流的影响,又不能忽略自然对流的作用。这样,煤气低流速时,由于受自然对流的影响,热式码的稳定需要定的时间,而在高流速时,热式码完全由强制对流换热所决定,将迅速达到稳定值。
4、导热系统对标珲的影响及其修正
该流量计借鉴热线热力学原理,由该原理可知,只有当被测煤气的导热系数一定时,同一流速所计算出来的煤气带走的热量オ是一致的,测速铂电阻的加热电流才能真正准确地代表被测流速.而当煤气温度变化时,煤气的导热系数也随之发生变化,当煤气温度升高时,煤气的导热系数也相应增大,导致表征被测流速的热式码也随之增大,反之亦然为了保证热式质量流量计的测量精度,必须要考虑由于被测介质导热系数变化而带来的影响,这在有关热式质量流量计的文献中未被提及.根据理论分析和参考大量煤气标定试验,提出了煤气热式质量流量计导热系数软件补偿方法,即在热式码作为地址进行瞬时流量查表前加入由于温度变化引起的煤气导热系数变化而导致的热式码变化,应用如下公式
N'=N+k(T-T0)
式中:N'为导热系数修正后热式码值,N为导热系数修正前热式码值,k为温度引起的热式码修正系数,T为被测介质实际温度,T0为被测介质标定温度。
在管道煤气测量中,k取15.经过软件修正,很好地解决了管道煤气测量过程中导热系数的影响问题.导热系数的补偿还可采取硬件改进的办法,即在测量线路中加入导热系数跟踪测试部分也可很好地解决导热系数的影响。
5、结论
(1)研制的热式质量流量计用于管道煤气的测理解决了其他流量计在煤气测量中的下限流量不可测难题,为微小流量漏计问题的解决提供了一种有效的手段。
(2)该流量计使用前需实流标定,根据其测理原理,温度对被测介质导热系数有一定影响,因此在仪表标定及使用过程中应予补偿。
(3)通过软件补偿,提高了仪表的测量精度。