鐘罩式氣體流量標準裝置檢定規(guī)程

本規(guī)程適用于鐘罩式氣體流量標準裝置(以下簡稱裝置)的首次檢定、后續(xù)檢定及裝置是以氣體為介質(zhì)，對氣體流量計進行檢定、校準和檢驗的標準設(shè)備。裝置一般由鐘罩、液槽、發(fā)訊機構(gòu)、壓力補償機構(gòu)、氣源和試驗管道等構(gòu)成。如測量瞬時流量，還應(yīng)配備計時器。有的裝置配有檢測儀器，此儀器若有計時功能，則可代替計時器；若有編碼器等能自動檢測鐘罩位置，則可代替發(fā)訊機構(gòu)。典型的裝置結(jié)構(gòu)如圖1所示。液槽有雙簡、環(huán)形截面式和單筒、圓形截面式。兩種型式的檢定方法相同。本規(guī)程2發(fā)訊裝置有電磁式、光電式、紅外式等多種型式，本規(guī)程以光電式為例，其他型式控制器有各種形式和不同功能，具有計時功能的，該功能按計時器檢定；具有編碼器檢測鐘罩位置的，按附錄B檢定。壓力補償機構(gòu)有象限式、鏈條式、可變臂式、虹吸式等多種型式，其檢定方法相同。本規(guī)程以象限式補償機構(gòu)為例。裝置按工作過程中的氣流方向分為排氣式(鐘罩下降)和進氣式(鐘罩上升)。本規(guī)程以排氣式為例。進氣式裝置可參照此規(guī)程進行檢定。裝置按鐘罩的起動方式主要分為電動式和氣動式，其檢定方法相同。本規(guī)程以氣動2.3工作原理如圖1所示，裝置是由可動的鐘罩和固定的液槽構(gòu)成一個容積可變的密封空腔。鐘罩下降過程中通過壓力補償機構(gòu)，使其內(nèi)部氣體壓力保持一定值，不隨鐘罩浸入密封液體中的深度而變化。鐘罩兩擋板之間的容積是固定的，測出兩擋板先后通過光電發(fā)訊器所經(jīng)歷的時間，可計算出瞬時流量。裝置的準確度等級應(yīng)符合表1的規(guī)定。表1裝置流量測量不確定度U(k=2)壓力波動(Pa)溫度差控制(℃)注：優(yōu)于0.2級的裝置檢定后應(yīng)有詳細的不確定度分3.2壓力波動要求由于裝置各部件加工和裝配的不均勻性以及機械摩擦的變化等因素，裝置在工作過程中壓力有波動，即為壓力波動。壓力波動應(yīng)符合表1的規(guī)定。3.3密封性裝置在關(guān)閉進出口閥門后應(yīng)密封。 33.4溫度差控制應(yīng)嚴格控制裝置溫度，以保證鐘罩內(nèi)的氣溫和液槽內(nèi)的液體溫度之差符合表1的規(guī)定。0.2級的裝置應(yīng)測溫度，鐘罩內(nèi)應(yīng)有上、下兩個測溫點。低于0.2級的裝置可以用計時器的啟、停應(yīng)由鐘罩上的光電發(fā)訊器發(fā)出的信號控制。計時器準確度應(yīng)優(yōu)于測量時間的0.1%,分辨力≤0.01s。3.6裝置的配套設(shè)備壓力計：分辨力≤10Pa;大氣壓力計：準確度優(yōu)于0.1%。4.1安裝要求4.1.1鐘罩、液槽和導(dǎo)柱應(yīng)與底平面垂直。4.1.2鐘罩上的導(dǎo)軌與導(dǎo)輪之間，其摩擦力應(yīng)調(diào)整得盡量小。4.1.3標尺的安裝與鐘罩的中心線應(yīng)平行。標尺的刻度應(yīng)均勻清晰。4.1.4光電發(fā)訊器應(yīng)靈敏可靠，擋板安裝應(yīng)牢固可靠。4.2鐘罩4.2.1鐘罩應(yīng)氣密性好，耐腐蝕并有足夠的剛度。4.2.2鐘罩表面應(yīng)沒有劃痕、明顯的變形，焊縫應(yīng)磨光，并且上下均勻。4.3閥門與管路4.3.1閥門應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活、密封性好，無滲漏。4.3.2裝置各連接管路應(yīng)無滲漏。4.4.1一般應(yīng)使用油做密封液，油的蒸氣壓、粘度都應(yīng)盡可能低。0.2級的裝置應(yīng)使用4.4.2裝置如用水做密封液，水質(zhì)應(yīng)清潔?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)靈敏、安全、可靠。裝置應(yīng)在明顯位置固定安裝銘牌，銘牌上應(yīng)標明：——制造計量器具許可證標志與編號。4計量器具控制包括首次檢定，后續(xù)檢定和使用中檢驗。檢定鐘罩標準容積有容積法(動態(tài)容積法、靜態(tài)容積法)、尺寸測量法和動態(tài)質(zhì)量法。動態(tài)質(zhì)量法放在附錄A中介紹。容積法、尺寸測量法檢定用儀器設(shè)備見表2。表2檢定用儀器設(shè)備(量入式)(量出式)分度值為0.1℃、量程為0℃~50℃)尺子(或測高儀)標準計時器(檢定瞬時流量裝置需配備)環(huán)境溫度一般應(yīng)在(20±5)℃范圍內(nèi)；大氣相對濕度：(30～80)%;首次檢定、后續(xù)檢定和使用中檢驗的檢定項目列于表3中。用目測的方法檢查裝置，其結(jié)果應(yīng)符合第4條的要求。將鐘罩升到最高位置后關(guān)閉閥門，穩(wěn)定10min,記下鐘罩的位置和鐘罩內(nèi)的氣體溫度及大氣壓力。停1h后觀察鐘罩的位置和鐘罩內(nèi)的氣體溫度及大氣壓力，如其位置變化是在溫度和壓力變化影響允許范圍內(nèi)則為密封，否則為漏氣，要進行檢修，直到密5檢定項目1++2+3++4++ 5++6++7++注：“+”表示應(yīng)檢項目；“-”表示可不檢項目。第i次差值△t△L?=t,-tg6時間使鐘罩內(nèi)的氣溫、水池內(nèi)的水溫和液槽內(nèi)的液體溫度三者間之差應(yīng)符合表1的要(5)參見圖2,先打開閥門8,9和11,把換向器換向到回流管，接著啟動水泵，關(guān)閉閥門11。待密封容器內(nèi)充滿水后，關(guān)閉閥門8,9和水泵。(6)開啟閥門13,將鐘罩升到最高位置。關(guān)閉閥門13,打開閥門10,使鐘罩與密封容器上部空間相連(兩者間的連接管段容積要盡量小)。待鐘罩穩(wěn)定后(記下穩(wěn)定時間，每次檢定的穩(wěn)定時間應(yīng)與以后使用中穩(wěn)定時間一致)開始檢定。測出大氣壓力和鐘罩內(nèi)氣溫。(7)打開閥門11,使密封容器內(nèi)的水以適當流量經(jīng)換向器和回流管流入水池中。這時鐘罩緩慢下降，當下?lián)醢逵|發(fā)光電發(fā)訊器時，光電發(fā)訊器發(fā)出信號使換向器換向，訊器再次將換向器換向，水又經(jīng)回流管導(dǎo)入水池中。7(8)關(guān)閉閥門11,讀出標準量器的容積值。至此完成第一次檢定。(9)在檢定段的每一次檢定過程中，如果大氣壓力或鐘罩內(nèi)氣溫變化超過表4規(guī)定，將此次數(shù)據(jù)舍去。(10)按(6)~(9)所述程序做第二次、第三次直至第n(n≥6)次檢定。(11)圖2所示的方法稱為右向檢定。將圖2中的標準量器和回流管互換位置，仿照(6)~(10)所述程序做左向檢定(檢定次數(shù)與右向檢定相同)。(12)若用兩個準確度相同的標準量器分別放在換向器的左右側(cè)(標準量器兼有回流管的作用),而且在一次檢定中換向器的換向次數(shù)是奇數(shù)，可仿照(6)~(10)進行檢定而不做左右向檢定。此時，標準量器的容積為一次檢定中兩個標準量器所測容積的總(13)不符合(12)規(guī)定，并又只做右向檢定，則需測出換向器平均左、右行程時間差以計算換向器的不確定度。(換向器的檢定方法見附錄C)(14)計算標準容積：V?=V.[1+(a?+2a?-3a?)(20-0,)]V..——第i次檢定由標準量器讀取的容積；a?,a?,a?——分別為標尺、鐘罩和標準量器的線膨脹系數(shù)0,——第i次檢定測得的鐘罩內(nèi)氣體溫度。若|(20-θ?)1<5,可認為V;=V。標準容積平均值V:(15)不確定度計算：A類相對標準不確定度u,:B類相對標準不確定度um!鐘罩內(nèi)氣溫(或室溫)變化(℃)大氣壓力變化(Pa)8(1)靜態(tài)容積法檢定系統(tǒng)如圖3所示。(2)檢定前向液槽內(nèi)充液到一定高度，并在水池內(nèi)儲存足夠量的清潔水，放置一段時間使鐘罩內(nèi)的氣溫、水池內(nèi)的水溫和液槽內(nèi)的液體溫度三者之差符合表1的規(guī)定。(3)選擇適當量限的標準量器，標準量器的容積與鐘罩的檢定段容積比一般不小于(4)在檢定段的每一次檢定過程中，如果大氣壓力或鐘罩內(nèi)氣溫變化超過表4規(guī)(5)將鐘罩升到最高位置，并按裝置規(guī)定的穩(wěn)定時間使鐘罩穩(wěn)定。(6)將標準量器充滿水，用膠皮管將鐘罩的排氣導(dǎo)管和標準量器進氣口連接，打開閥門4,使鐘罩與密封容器上部空間相連，(兩者間連接管段盡可能短)。用閥門3調(diào)節(jié)鐘罩的起始點，測出大氣壓力和鐘罩內(nèi)氣溫(或室溫)等。(7)按與標準量器規(guī)定的放水時間相應(yīng)的流量，調(diào)節(jié)閥門11,將標準量器內(nèi)的水放入水池內(nèi)，這時鐘罩內(nèi)的氣體進入標準量器內(nèi)。當標準量器內(nèi)的水位下降到刻線時(或用U形管自動對線)依次關(guān)閉閥門11和4,測出大氣壓力和鐘罩內(nèi)氣溫(或室溫)(8)從排氣口5處取下膠皮管。按照(4)至(7)重復(fù)做下去，直至該檢定段的上限。從標尺上讀出鐘罩下降的高度。至此做完第一次檢定。(9)按(4)~(8)的程序做第二次、第三次直至第n(n≥6)次檢定。圖3靜態(tài)容積法檢定系統(tǒng)9V=V.[1+(a?+2a?-3α?)(20-θ)](1)確定位置：圖4(a)是鐘罩處于下?lián)醢鍖使怆姲l(fā)訊器的位置，鐘罩內(nèi)的液面為A,外面的液面(環(huán)行平面)為B,把此時的鐘罩與A液面重合的橫截面定為下截面。圖4(b)是鐘罩處于上擋板對準光將鐘罩調(diào)到圖4(a)所示的位置。用尺子測出下?lián)醢宓揭好鍮的垂直距離，用U(3)測量直徑：用直徑尺分別對上、中、下截面進行各三次(共九次)直徑測量，(7)測量標尺體積V:用卡尺測出標尺的厚度e和寬度B(在標尺的(8)測量鐘罩外側(cè)液槽內(nèi)液體從液面B到液面B'(見圖4)升高的體積V?:將鐘若120-θ1<5,則認為測量鐘罩內(nèi)的氣溫(包括室溫)和液槽內(nèi)的液體溫度(若在檢定標準容積時測量(1)瞬時流量W=(ua2+2+μ2+L×w2+Lm2+Lm2+L-m2)12ug=(u?n2+U?2+2+um2)12u=(u?a2+4u?w2+us2+Um2+4u,g2+u,2)12標準容積的動態(tài)質(zhì)量法檢定A.1檢定用儀器設(shè)備(見A.1)稱重設(shè)備(天平或電子秤):最大允許誤差常溫下測水密度的標準密度計一支：分度值為1×10~*g/cm3溫度計兩支：量程為0℃~50℃、分度值為0.1℃(1)動態(tài)質(zhì)量法檢定系統(tǒng)如規(guī)程正文中圖2所示，只將標準量器換成稱重設(shè)備。用動態(tài)質(zhì)量法檢定標準容積的方法和要求基本上與動態(tài)容積法相同，只是不用標準量器，而用稱重設(shè)備稱出水的質(zhì)量，用標準密度計測出水的密度，按式(A.1)計算標準容Pm—水在θ,(℃)時的密度；p.——空氣密度其他符號同式(5)。若為電子秤，則(2)不確定度計算A類相對標準不確定度u的計算公式與動態(tài)容積法的計算公式相同，即式(7)。B類相對標準不確定度u,:A.3裝置合成相對標準不確定度u。A.3.1裝置的流量計算公式A.3.2瞬時流量的相對標準不確定度ua=(u?n2+U?t2+u2+U?A12+?t2+U/2+u,式中的u,us,Uar,u;m,U;m均與式(24)的相同。如果符合5.3.5.1(11)、(12) 累積流量仍按式(A.4)計算，其中un,μm等于零。A.4裝置擴展不確定度U編碼器系數(shù)的檢定對配備編碼器的裝置，其編碼器系數(shù)的檢定與鐘罩標準容積的檢定可同時進行。編碼器一般與頻率計數(shù)器或計算機系統(tǒng)相結(jié)合使用(以下簡稱顯示儀)。一般要求編碼器分辨力應(yīng)滿足裝置的總不確定度要求。編碼器系數(shù)的檢定主要有以下幾種方法。首先，顯示儀接通電源，預(yù)熱穩(wěn)定10min以上方可進行編碼器系數(shù)的檢定。B.1動態(tài)容積法檢定編碼器系數(shù)如果顯示儀具有自動校準工作方式，選擇“自動”檢定工作狀態(tài)。按照本規(guī)程5.3.5.1條的檢定方法，光電發(fā)訊器的輸出信號與換向器和顯示儀并聯(lián)。當下?lián)醢逵|發(fā)光電發(fā)訊器時，光電發(fā)訊器發(fā)出信號使換向器換向，將水流導(dǎo)向到標準量器中；同時，顯示儀開始累計編碼器的輸出脈沖。此時，鐘罩繼續(xù)下降，當上擋板觸發(fā)光電發(fā)訊器時，光電發(fā)訊器再次將換向器換向，水又經(jīng)回流管導(dǎo)入水池中；同時，顯示儀停止累計編碼器的輸出脈沖。記錄檢定段的脈沖數(shù)N?和標準金屬量器的容積值V;。每一個檢定段重復(fù)進行n(n≥6)次檢定。B.2靜態(tài)容積法檢定編碼器系數(shù)選擇顯示儀“手動”檢定工作狀態(tài)。按照本規(guī)程5.3.5.2條的檢定方法，在標準量器開始放水，鐘罩下降同時顯示儀開始累計編碼器的輸出脈沖。當標準金屬量器放水結(jié)束，鐘罩停止下降，同時顯示儀停止累計編碼器的輸出脈沖。記錄檢定段的脈沖數(shù)N?和標準金屬量器的容積值V?。每一個檢定段重復(fù)進行n(n≥6)次檢定。B.3間接測量法檢定編碼器系數(shù)若采用尺寸測量法檢定鐘罩的標準容積，可以采用自動或手動的檢測方法檢定編碼器系數(shù)。對于0.2級裝置應(yīng)采用自動檢測方法檢定編碼器系數(shù)。顯示儀選擇“自動”檢定工作狀態(tài)。在鐘罩檢定段標準容積對應(yīng)的標尺高度的位置處安裝擋板或者粘貼相同寬度的取樣光標(或其他自動采樣方法),安裝光電采樣器(一般固定安裝在液槽上)自動進行采樣、計數(shù)，實現(xiàn)動態(tài)檢定。當下?lián)醢逵|發(fā)光電發(fā)訊器時(或下取樣光標觸發(fā)光電采樣器時),顯示儀開始累計編碼器的輸出脈沖。此時，鐘罩繼續(xù)下降，當上擋板觸發(fā)光電發(fā)訊器(或上取樣光標觸發(fā)光電采樣器時),顯示儀停止累計編碼器的輸出脈沖。記錄檢定段的脈沖數(shù)N?和鐘罩標準的容積值V。每一個顯示儀選擇“手動”檢定工作狀態(tài)。先確定標尺相應(yīng)檢定段上、下緣的位置，在下緣位置顯示儀清零或者記下編碼器起始脈沖數(shù)N?,打開裝置排氣閥，隨著鐘罩下降，到