摘 要 本文通過(guò)對(duì)G10、G25等型號(hào)的單聲道超聲波燃?xì)獗黹_展計(jì)量性能測(cè)試，概述性能測(cè)試的主要標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)。圍繞實(shí)驗(yàn)設(shè)備及步驟、實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)工商用單聲道超聲波燃?xì)獗碛?jì)量特性進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)分析得出利用該技術(shù)可以對(duì)燃?xì)鈱?shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量，不過(guò)氣流通道數(shù)量和計(jì)量誤差成正比，容易降低誤差曲線的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞 單聲道超聲波燃?xì)獗?計(jì)量特性;示值誤差

前言

燃?xì)庥?jì)量工作是燃?xì)饨Y(jié)算的關(guān)鍵，常見的儀表包含羅茨式、渦輪式、孔板式流量計(jì)設(shè)備，工商領(lǐng)域燃?xì)庥?jì)量主要利用膜式、羅茨式、渦輪式流量計(jì)。當(dāng)前超聲波流量計(jì)適用于高壓大流量燃?xì)庥?jì)量工作中，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械燃?xì)獗黹_展計(jì)量工作，具有降低計(jì)量誤差、耐久性良好、便于維護(hù)、完成精準(zhǔn)計(jì)量的優(yōu)勢(shì)。

1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程分析

1.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)早在2011年便針對(duì)大口徑的氣體超聲波流量計(jì)制定了《氣體超聲流量計(jì)測(cè)量天然氣流量》標(biāo)準(zhǔn)，并于2014年頒發(fā)GB/T18604-2014，代替了2011年版本[1]。該文件中針對(duì)單聲道超聲波流量計(jì)的內(nèi)容為：?jiǎn)温暤罍y(cè)試性能相較于多聲道要求低，實(shí)際指標(biāo)數(shù)值由對(duì)應(yīng)制造廠提供。近年來(lái)國(guó)家又陸續(xù)出臺(tái)了《超聲波燃?xì)獗怼?、《家用超聲波燃?xì)獗怼返任募?，不過(guò)對(duì)于工商超聲波燃?xì)獗淼膬?nèi)容涉及較少[2]。因此，為了測(cè)試工商用超聲波燃?xì)獗碛?jì)量性質(zhì)是否滿足要求，本課題依據(jù)2018年《超聲波燃?xì)獗怼烽_展測(cè)試工作。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

本項(xiàng)目中涉及的單聲道超聲波燃?xì)獗硇吞?hào)為G6、G10、G16、G25，而G6與G10、G16與G25的結(jié)構(gòu)和計(jì)量模塊相同，因此可以從四類超聲波流量計(jì)中分別選擇G10、G25燃?xì)獗黹_展測(cè)試工作。兩種型號(hào)的燃?xì)獗黼S機(jī)各選擇3臺(tái)，同時(shí)將其標(biāo)記為1#、2#、3#計(jì)量表。

1.3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

首先，結(jié)合《超聲波燃?xì)獗怼窐?biāo)準(zhǔn)，對(duì)型號(hào)是G10、G25的單聲道超聲波燃?xì)獗黹_展檢測(cè)工作，檢測(cè)要素分別為：過(guò)載流量、計(jì)量過(guò)程重復(fù)性、始動(dòng)流量、示值誤差。注意在選擇市值誤差時(shí)需設(shè)置7個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為qmin、3qmin、qt、0.2qmax、0.4qmax、0.7qmax、qmax，分別對(duì)其開展測(cè)量工作，同時(shí)對(duì)每一個(gè)流量點(diǎn)重復(fù)測(cè)試6次，結(jié)合平均示值誤差繪制曲線圖。

其次，當(dāng)單聲道超聲波燃?xì)獗硗瓿沙跏紮z測(cè)工作后，可以將其放置在燃?xì)馀荞R臺(tái)開展耐久性測(cè)試，流量為qmax并持續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)。運(yùn)行完畢后將燃?xì)獗矸胖迷邴}霧箱內(nèi)，進(jìn)行耐鹽霧操作，經(jīng)過(guò)250小時(shí)后拿出風(fēng)干，并分析其表面外殼腐蝕情況。設(shè)置和初始測(cè)試相同的環(huán)境與設(shè)備，對(duì)經(jīng)歷過(guò)鹽霧測(cè)試的燃?xì)獗黹_展示值誤差、計(jì)量重復(fù)、過(guò)載流量實(shí)驗(yàn)。

最后，應(yīng)將完成耐久中期實(shí)驗(yàn)的單聲道超聲波燃?xì)獗矸胖迷谌細(xì)馀荞R臺(tái)上開展耐久性終極實(shí)驗(yàn)。將流量設(shè)置為qmax持續(xù)運(yùn)行1000小時(shí)，當(dāng)所有的耐久測(cè)試均結(jié)束后，將該設(shè)備放置在鹽霧試驗(yàn)箱內(nèi)，時(shí)間設(shè)置為250小時(shí)，在測(cè)試后觀察其表面外殼的腐蝕情況。當(dāng)完成鹽霧實(shí)驗(yàn)、耐久性實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)對(duì)超聲波燃?xì)獗淼挠?jì)量重復(fù)性、示值誤差、過(guò)載流量進(jìn)行分析。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果研究

2.1 始動(dòng)流量環(huán)境

在測(cè)試工作中需要確保實(shí)驗(yàn)室處于恒溫狀態(tài)，起始實(shí)驗(yàn)的溫度是18.86℃、濕度為64.96%;中期耐久性實(shí)驗(yàn)的溫度是21.44℃，濕度為67.23%;最后耐久性實(shí)驗(yàn)測(cè)試溫度是20.78℃，濕度是42.74%。通過(guò)對(duì)燃?xì)庥?jì)量表的始動(dòng)流量進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)型號(hào)是G10、G25的超聲波燃?xì)獗硖幱谑紕?dòng)流量條件下，仍可以精準(zhǔn)計(jì)量微小氣體，相關(guān)測(cè)試項(xiàng)滿足標(biāo)準(zhǔn)。因此可以將誤差示值通過(guò)表格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并繪制曲線圖。

2.2 G10超聲波燃?xì)獗硎局嫡`差

分析耐久性測(cè)試前后，單通道超聲波燃?xì)獗淼?個(gè)測(cè)點(diǎn)示值誤差后得出，在單點(diǎn)重復(fù)性測(cè)試時(shí)，G10超聲波燃?xì)獗聿淮嬖谄魄闆r，示值誤差處于小流狀態(tài)下，因此會(huì)出現(xiàn)一定程度的波動(dòng)情況。但此形式在大流范圍中十分穩(wěn)定，其過(guò)載流量點(diǎn)性質(zhì)良好。同時(shí)，其燃?xì)獗硎局嫡`差的平滑度較高，且線性狀況良好。在耐久性測(cè)試的前后階段，燃?xì)獗碇惺局嫡`差的曲線線性相同，因此穩(wěn)定性較高。此外，在耐久性實(shí)驗(yàn)后，燃?xì)獗硎局档恼`差稍大，七個(gè)測(cè)點(diǎn)的示值誤差小于標(biāo)準(zhǔn)允許值的限度，尚未發(fā)生計(jì)量發(fā)散問(wèn)題。

2.3 G25超聲波燃?xì)獗硎局嫡`差

在對(duì)3個(gè)G25超聲波燃?xì)獗碚归_測(cè)試工作后得出以下結(jié)論：每個(gè)測(cè)點(diǎn)的示值誤差滿足標(biāo)準(zhǔn)，其初始狀態(tài)下燃?xì)獗淼氖局嫡`差較低。當(dāng)耐久性實(shí)驗(yàn)開始后，燃?xì)獗硎局嫡`差緩慢增加，尚未超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的上限和下限。同時(shí)，在分析G25超聲波燃?xì)獗碚`差曲線后發(fā)現(xiàn)，測(cè)點(diǎn)一致性相較于G10超聲波燃?xì)獗磔^差，穩(wěn)定性不足，在小流范圍內(nèi)其燃?xì)獗硎局嫡`差波動(dòng)十分顯著，不過(guò)在過(guò)載流量點(diǎn)和大流范圍內(nèi)計(jì)量十分穩(wěn)定。

2.4 燃?xì)獗碓囼?yàn)結(jié)果綜合分析

通過(guò)對(duì)G10、G25超聲波燃?xì)獗黹_展示值誤差、始動(dòng)流量、鹽霧測(cè)試、耐久性實(shí)驗(yàn)可以得出，二者的測(cè)試數(shù)值均滿足國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。不過(guò)在對(duì)比G25與G10燃?xì)獗頃r(shí)發(fā)現(xiàn)，G10超聲波燃?xì)獗淼臏?zhǔn)確性、計(jì)量穩(wěn)定性均優(yōu)于G25燃?xì)獗?，主要原因如下：管道中流體流速屬于拋物線形狀分布，因此其在管道內(nèi)的截面中心速度最快，在靠近管壁的區(qū)域速度較小。單聲道超聲波流量計(jì)中只有一對(duì)換能器，會(huì)隨著時(shí)間的流逝影響測(cè)量精確性，不過(guò)優(yōu)勢(shì)是提升燃?xì)獗淼目垢蓴_能力，充分發(fā)揮小口徑流體特點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文圍繞耐鹽霧試驗(yàn)、耐久性試驗(yàn)對(duì)工商用單聲道超聲波燃?xì)獗磉M(jìn)行計(jì)量特性測(cè)試。三臺(tái)燃?xì)獗砭谑局嫡`差、起始流量、計(jì)量重復(fù)性等方面參數(shù)良好，其中型號(hào)是G10的燃?xì)獗硐噍^于G25燃?xì)獗碓诜€(wěn)定性方面較強(qiáng)，因此利用超聲波單聲道計(jì)量技術(shù)可以充分發(fā)揮小口徑流體優(yōu)勢(shì)，減少示值誤差。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁水龍，李樂(lè)，李帆，等.工商用單聲道超聲波燃?xì)獗碛?jì)量特性測(cè)試[J].城市燃?xì)猓?019（12）：13-18.

[2] 李萌，李躍忠，曾令源，等.低功耗超聲波燃?xì)獗碓O(shè)計(jì)[J].電子測(cè)試，2020（7）：39-42.

作者簡(jiǎn)介

嚴(yán)偉（1983-），江蘇靖江人;學(xué)歷：本科，職稱：中級(jí);現(xiàn)就職單位：靖江市產(chǎn)品質(zhì)量綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心，研究方向：力學(xué)類如試驗(yàn)機(jī)、硬度計(jì)、加油機(jī)、壓力表、燃?xì)獗淼取?/p>