煤礦排水流量計(jì)在不同溫度下的特性變化研究

摘要：為了研究高精度煤礦排水流量計(jì)在不同溫度下的特性變化，以山東省計(jì)量院的DN50～DN400熱水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)橫河DN40、科隆DN80、西門子DN100三塊0.2級(jí)煤礦排水流量計(jì)進(jìn)行研究。采用熱水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置質(zhì)量法測(cè)試煤礦排水流量計(jì)在不同溫度及流速下的儀表系數(shù)和重復(fù)性。通過實(shí)驗(yàn)分析得出：煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)隨介質(zhì)溫度的升高逐漸降低；儀表系數(shù)在高溫以及低溫處受影響明顯，DN40煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)本次實(shí)驗(yàn)高低溫處*大變化量約為0.7%；在煤礦排水流量計(jì)對(duì)應(yīng)的流量范圍內(nèi)，儀表系數(shù)受介質(zhì)流速變化的影響不超過±0.2%等。通過實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)煤礦排水流量計(jì)的特性有了深入的了解，對(duì)流量計(jì)量器具的標(biāo)定以及相關(guān)的實(shí)驗(yàn)工作有著積*的作用。
煤礦排水流量計(jì)由于測(cè)量精度高，壓損小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于**法定計(jì)量機(jī)構(gòu)和相關(guān)計(jì)量器具生產(chǎn)企業(yè)中。根據(jù)煤礦排水流量計(jì)的測(cè)量原理，通常認(rèn)為煤礦排水流量計(jì)所測(cè)流量不受溫度、流速等諸多因素的影響，但相關(guān)研究文獻(xiàn)卻幾乎沒有。而在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，溫度等因素對(duì)高精度煤礦排水流量計(jì)測(cè)量還是有著一定的影響，因此，有必要對(duì)高精度煤礦排水流量計(jì)的溫度等影響因素進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究分析。
山東省計(jì)量院的DN50～DN400熱水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，口徑與測(cè)量不確定度國(guó)際**。質(zhì)量法流量測(cè)量范圍為(0.1～1200)m3/h，低溫制冷裝置*低可達(dá)5℃，高溫加熱裝置*高可達(dá)85℃，滿足煤礦排水流量計(jì)實(shí)驗(yàn)流量點(diǎn)及溫度點(diǎn)的測(cè)量要求。該標(biāo)準(zhǔn)裝置為研究高精度煤礦排水流量計(jì)流量在不同溫度點(diǎn)下的特性提供了良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
以山東省計(jì)量院DN50～DN400熱水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，煤礦排水流量計(jì)共3塊，分別為橫河DN40煤礦排水流量計(jì)，科隆dn80煤礦排水流量計(jì)，西門子DN100煤礦排水流量計(jì)，精度均為0.2級(jí)。3塊煤礦排水流量計(jì)經(jīng)過多次校準(zhǔn)比對(duì)，性能穩(wěn)定。對(duì)電流量計(jì)在10、20、50、80℃，4個(gè)溫度點(diǎn)下進(jìn)行儀表系數(shù)及重復(fù)性測(cè)量，根據(jù)JJG643-2003《標(biāo)準(zhǔn)表法流量標(biāo)準(zhǔn)裝置》的要求選取流量點(diǎn)。
2、實(shí)驗(yàn)研究
實(shí)驗(yàn)利用熱水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置質(zhì)量法標(biāo)定煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)和重復(fù)性，主要測(cè)試其在不同溫度及不同流速下的儀表系數(shù)及重復(fù)性的變化規(guī)律。單塊標(biāo)準(zhǔn)表在同一溫度點(diǎn)下，每個(gè)流量點(diǎn)進(jìn)行10次儀表系數(shù)測(cè)量，計(jì)算該流量點(diǎn)下的平均儀表系數(shù)及重復(fù)性，將所有流量點(diǎn)測(cè)量完成后，得到該煤礦排水流量計(jì)在此溫度點(diǎn)下的儀表系數(shù)及重復(fù)性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。依次變換煤礦排水流量計(jì)及溫度點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到不同煤礦排水流量計(jì)在不同溫度下的儀表系數(shù)及重復(fù)性數(shù)據(jù)。
2.1 儀表系數(shù)分析
將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的煤礦排水流量計(jì)在不同溫度及流速下的儀表系數(shù)數(shù)據(jù)整理，特性曲線如圖1所示，3組曲線分別對(duì)應(yīng)DN40、DN80、DN100的3塊煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)曲線。

由圖1可得：
(1) 隨著介質(zhì)溫度的升高，煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)均呈逐漸降低的趨勢(shì)。其中20℃和50℃的儀表系數(shù)基本相同，10℃和80℃的儀表系數(shù)與20℃時(shí)偏離較大。
(2) 溫度對(duì)煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)在高溫以及低溫處影響明顯，以DN40煤礦排水流量計(jì)為例，儀表系數(shù)本次實(shí)驗(yàn)高低溫處*大變化量約為0.7%。
(3) 在煤礦排水流量計(jì)相應(yīng)的流量范圍內(nèi)，在同一溫度下，隨著介質(zhì)流速的變化，煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)在個(gè)別點(diǎn)出現(xiàn)略微浮動(dòng)，但整體變化不超過±0.2%。
2.2 重復(fù)性分析
將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的煤礦排水流量計(jì)在不同溫度及流速下的重復(fù)性數(shù)據(jù)整理，特性曲線如圖2所示，3組曲線分別對(duì)應(yīng)DN40、DN80、DN100的3塊煤礦排水流量計(jì)的重復(fù)性曲線。

由圖2可得，隨著介質(zhì)溫度及流速的變化，煤礦排水流量計(jì)的重復(fù)性有一定的波動(dòng)，但都在0.07%以下，符合JJG1033-2007《煤礦排水流量計(jì)》的重復(fù)性要求，說明煤礦排水流量計(jì)的重復(fù)性受溫度及流速影響較小，同時(shí)表明該熱水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在不同溫度點(diǎn)下的測(cè)量性能穩(wěn)定。
3、結(jié)束語(yǔ)
通過測(cè)試結(jié)果分析得出：
(1) 隨著介質(zhì)溫度的升高，煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)均呈逐漸降低的趨勢(shì)。
(2) 溫度對(duì)煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)在高溫以及低溫處影響明顯，DN40煤礦排水流量計(jì)的儀表系數(shù)本次實(shí)驗(yàn)高低溫處*大變化量約為0.7%。
(3) 在煤礦排水流量計(jì)對(duì)應(yīng)的流速范圍內(nèi)，儀表系數(shù)受介質(zhì)流速變化的影響不超過±0.2%。
(4) 煤礦排水流量計(jì)的重復(fù)性均在0.07%以下，符合重復(fù)性要求，說明煤礦排水流量計(jì)的重復(fù)性受溫度及流速影響較小，同時(shí)表明該熱水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置在不同溫度點(diǎn)下的測(cè)量性能穩(wěn)定。
通過實(shí)驗(yàn)分析，對(duì)煤礦排水流量計(jì)在不同溫度、流速下的實(shí)驗(yàn)特性有了深入的了解，為標(biāo)準(zhǔn)表在實(shí)際工況下的特性提供了詳實(shí)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的支持。這對(duì)流量計(jì)量器具的標(biāo)定以及相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)表實(shí)驗(yàn)工作都有著積*的作用。