一、實驗裝置

本文選用沈陽計量測試院細河院區靜態質量法水流量標準裝置進行實流實驗，實驗管徑為100mm。靜態質量法水流量標準裝置的口徑范圍為DN50~DN300，可測流量范圍為（7~1200）m3/h，標準裝置的相對擴展不確定度 Urel=0.05%（k=2）。選用DN100 畢托巴流量計進行傳感器安裝位置的研究。

本實驗利用質量法對畢托巴流量計進行檢定，水泵連續將水池里的水送入高位水塔，水塔通過溢流來保持水壓恒定。實驗時，水從水塔的下水管依次流過被檢表畢托巴流量計、稱重系統，非常后回到水池。實驗利用計算機對畢托巴流量計的輸出信號進行實時采集與處理。本實驗中，畢托巴傳感器的安裝位置分別選取管道直徑的 1/8、1/4 和 1/2 處。實驗管道的前直管段長度為 30D，后直管段長度為 10D，實流實驗的流量點（單位：m3/h）設置為 25、45、60、90、135 和 180。

二、實流實驗

1. 實驗結果的評價指標

畢托巴流量計的工作原理：將畢托巴傳感器插入管道中，總壓孔正對流體的來流方向，靜壓孔正對流體的去流方向，用差壓變送器測量總壓與靜壓之差，再根據伯努利方程計算流體的流量。基于測量原理，根據 JJG640-2016《差壓式流量計檢定規程》，確定了實流實驗結果的評價指標，其中包括流量系數、線性誤差和重復性。對于圓形管道，畢托巴流量計的流量系數計算公式為

式中：qv——體積流量，m3/h；ρ——水的密度，kg/m3；Δp——測得差壓值，kPa；D——管道內徑，mm。

設第 i 檢定點第 j 次檢定的流量系數為 α ij，則第 i 檢定點的流量系數α i 為 n（n ≥ 3）次檢定流量系數，即

流量計的流量系數為

流量系數反映的是一次裝置本身的特性，其大小和線性與一次裝置的形狀、幾何尺寸、工藝條件、使用管徑等因素有關。對畢托巴流量計而言，必須確定其流量系數。

流量計的相對示值誤差 E 為

各流量點的重復性為

流量計的重復性 Er 為流量計各流量點重復性中的非常大值，即

通過標定流量系數的方法，進行畢托巴流量計傳感器安裝位置的實流實驗。差壓變送器的輸出 I 為 （4~20）mA，對應的差壓范圍 Δp 為 0~50kPa，則有

根據式（1）~ 式（7）可計算出流量計的流量系數、相對示值誤差以及重復性。

2. 數據處理結果與分析

三種安裝位置下，流量系數和重復性隨標準流量變化的情況如圖 1 和圖 2 所示，實驗數據具有以下特征：

（1）傳感器在 1/8 和 1/4 時，隨著流量的增加，流量系數的變化較為平穩，即線性較好；傳感器在1/2 時，隨著流量的增加，流量系數的曲線變化較大，即線性相對較差。分析這一現象的原因，估計是傳感器在 1/2 時，流態分布隨流量變化較大所造成的。

（2）取流量量程比為 7∶1，傳感器在 1/8 時，流量系數的相對示值誤差為 0.89%；傳感器在 1/4 時，相對示值誤差為 2.11%；傳感器在 1/2 時，相對示值誤差非常大，可達 4.84%。在流量系數線性不理想的情況下，可在流量顯示儀表中對其進行修正，以擴大畢托巴流量計的流量范圍，提高準確度等級。

（3）取流量量程比為 3∶1，傳感器在 1/8 時，相對示值誤差為 0.10%；傳感器在 1/4 時，相對示值誤差為 0.43%；傳感器在 1/2 時，相對示值誤差為2.39%。在對量程比要求不高的情況下，可通過縮小流量使用范圍，提高準確度等級。

（4）畢托巴傳感器的三種安裝位置重復性都小于 0.2%，相比之下，傳感器在 1/2 時整體的重復性非常好。

三、安裝使用建議

表 1 給出了畢托巴傳感器不同安裝位置的實驗數據。對于 DN100 畢托巴流量計，在不進行線性修正的情況下，傳感器安裝在 1/8 處，可以獲得更小的線性誤差；傳感器安裝在 1/2 處，流量計的重復性非常好，可通過具有分段修正功能的智能流量積算儀進行線性修正，從而提高準確度等級。

四、結束語

本文通過實流實驗定量研究了 DN100 畢托巴流量計傳感器的 3 種安裝位置對其測量性能的影響。實流實驗的流量范圍為（25 ～ 180）m3/h，以流量系數、相對示值誤差和重復性作為評價指標，非常終得出DN100 畢托巴流量計傳感器在 1/8 安裝位置下線性非常好；傳感器在 1/2 安裝位置下重復性較好，此時可通過在流量顯示儀表中進行修正來提高其準確度等級。

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