中心轴偏移量对流量误差的影响

/ 广东省计量科学研究院

0 引言

随着社会经济的发展进步，人民生活水平的提高，国家需摆脱粗犷式的能源消费，提高能源的使用效率，能源计量也越来越受到重视。通过科技手段监控企业的能耗，促使企业提高工业技术水平，提高水、电、油、汽等使用效率。能源计量不仅涉及能效，还涉及企业能源贸易结算和污染物排放量。能源计量中，通常使用测量仪器对能源量值进行计量，测量仪器的准确与否直接关系到能效和贸易结算。对于气体介质，一般使用流量计进行计量。随着企业对成本核算以及计量溯源的重视，许多企业在使用流量计前，都将流量计送到有资质的专业检测机构进行检定，以保证仪器的准确度达到使用要求。

实际使用中，影响流量计准确度的因素有许多，如何有效地稳定地使用流量计，对检定人员和使用人员提出了较高的要求。首先，检测机构需严格按照检定规程要求进行检定，标准仪器需达到检定要求；其次，企业对流量计的使用、安装和维护，均需按仪器说明书要求进行。然而，有企业反映已检定合格的流量计，实际安装使用后，存在较大的偏差。

本文通过对多个影响量的分析，选取涡街流量计与配管同轴度进行实验，得到实验数据，这对检定人员和使用人员有一定的指导意义。

1 安装管道影响

管道影响涡街流量计计量准确度有四个因素：第一因素，流量计安装位置的管道前后直管段长度，要求前段10D（D为管道直径），后段5D；第二因素，管道与流量计连接方式，一般有法兰连接、管接头连接和电焊连接；第三因素，管道与流量计内径差异，尽量选取相同内径。如该点无法满足，选取相差不超过±0.03D的内径；第四因素，流量计和管道中心轴偏移量影响，两者的中心轴尽量保持在同一轴上。

以上四个影响因素，前三个都可在选择管道材料和安装管道时减少或消除，第四个因素需在流量计完成检定后，在安装过程中才能确定其影响的大小。而且目前国内无统一的涡街流量计尺寸标准，市场上流量计内径各异，如密封圈挤压凸入管道内部及使用非标准尺寸管道等。实际安装中，管道位置一般为固定和封闭空间，往往无法完全保证中心轴的一致。

2 中心轴偏移量影响

本次选用两台重复性、稳定性都达到1.0级合格的涡街流量计，实验管径为25mm和80mm。实验依据为JJG1029-2007《涡街流量计》检定规程，实验标准装置为临界流音速喷嘴标准装置，示值误差扩展不确定度为0.25%，k=2。实验因素如表1所示。

表1 实验因素

首先，流量计和管道完全同轴安装，得到的结果作为实验参比量。其次，移动流量计，使流量计中心轴与管道中心轴从左、右、上、下4个方向分别作1～5mm的偏移量，在不同偏移量下检定出涡街流量计的仪表系数、线性度和重复性。

DN25、DN80口径涡街流量计同轴安装在管道上，管道前段15D，后段20D，实验介质为空气，温度为26.5℃，环境湿度为63%RH。参比实验结果如表2、表3所示。

表2 DN25参比量

表3 DN80参比量

通过参比实验，两台实验涡街流量计数据均符合国家检定规程1.0级技术要求（示值误差：±1.0%，重复性：0.33%）。在实验环境、操作方式和仪器其他参数不变的情况下，分别调整中心轴的偏移量，测量数据如表4、表5所示。

表4 DN25实验数据

3 数据分析

以1.0级合格标准作为判断依据，而仪表系数以测量数据与参比量的示值误差不超过±1.0%为符合要求，分别对DN25和DN80两台流量计的仪表系数、线性度和重复性进行分析。

表5 DN80实验数据

由表4，表5可得到，DN25流量计的仪表系数在偏移量2mm内，仍然满足不超过±1.0%的要求；而偏移量达到5mm，除向上偏移，其他三个方向的测量结果均达不到±1.0%的要求。DN80流量计的仪表系数在偏移量1mm内均满足±1.0%的要求；而偏移量达到2mm以上，基本无法满足技术要求。

DN25流量计线性度在左、右和上三个方向2mm偏移量均符合1.0级技术要求，向下偏移超过2mm数据明显超差。DN80流量计在1mm偏移量均符合1.0级技术要求，而偏移量在2mm和5mm位置，左、右和上三个方向均不符合1.0级技术要求。而向下偏移，DN25流量计和DN80流量计测量结果明显不同。DN25流量计在向下偏移时，误差比其他三个方向更大；DN80流量计在向下偏移时，测量结果均能达到1.0级技术要求。

对于重复性，1.0级合格的流量计，偏移量不超过5mm情况下，均能保持较好的重复性，仍然符合1.0级技术要求，说明偏移量对该类流量计的重复性影响不大。

4 结语

通过实验，得到流量计与管道中心轴偏移量为 1mm、2mm 和 5mm 的测量数据，对比各个方向偏移量的影响，并将不同数据进行比对分析。在1mm内的偏移量，涡街流量计均能符合要求，即在实际安装中尽量保持流量计和管道中心轴偏移不超过1mm。而对于大口径流量计，向下偏移对测量数据的影响较小，应更注重另三个方向调整。