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靶式流量计的流量系数K是什么?怎么标定和修正

靶式流量计把介质冲击靶片的力换算成流量,这个换算过程里有一个绕不开的系数,就是流量系数K。现场做检定、核对仪表读数时,经常要用到它。这个系数到底是什么、怎么标定,本文结合说明书原文来说明。

一、K在流量公式里的位置

靶式流量计基于动量原理,介质在测量管中流动时,因自身动能通过阻流件(靶片)而产生压差,并对阻流件有一作用力,其作用力大小与介质流速的平方成正比。靶片受力公式为:

F = Cd · ρ · v² · A / 2

其中 F 是靶片受力,Cd 是阻力系数,ρ 是介质密度,v 是流速,A 是靶片受力面积。把这个受力关系整理成由力推算流量的检定公式,就得到说明书里的干式检定公式:

Qm = K · Di · (1/β − β) · √(F · ρ)

Q = K · Di · (1/β − β) · √(F · ρ)

其中 Qm 是质量瞬时流量,Q 是体积瞬时流量,Di 是流量计内径,β 是靶径比(β=d/Di,d 为阻流件直径),F 是介质作用于阻流件(靶)上的力,K 就是流量系数。

二、流量系数K是什么

从公式可以看出,在仪表内径 Di、靶径比 β、介质密度 ρ 都确定的情况下,瞬时流量 Q 和靶片受力 F 之间的换算比例由 K 决定。K 反映了这台仪表从受力到流量的整体换算关系,它和靶片形状、阻流件结构以及加工装配情况有关。

说明书明确指出,上式中系数 K 由厂家提供。用户可利用公式依次计算出仪表流量范围内瞬时流量 Q 与介质作用于阻流件上的力 F 之间相对应的关系,从而对仪表进行检定。

在通讯数据里,流量系数也有对应寄存器。说明书的 Modbus 寄存器表中,地址 0x0000 为“流量系数”,32 位无符号,支持 0x03、0x06、0x10 功能码读取和写入。

三、标定的两种方式

说明书在“流量计检定”部分说明,每台流量计出厂均经过严格的检定,但在使用中因环境变化、安装条件的差异,尤其是在被测介质与检定介质相差较大的条件下,流量计在计量过程中会出现相应的示值误差,需要对其重新检定。用户在对流量计进行检定时可按以下两种方法进行。

其一是实流检定。说明书指出,电容式厦门精川靶式流量计在检定过程中可参照流量差压流量计检定规程,进行动态流量检定和总量检定。如果在检定过程中,流量计出现误差,参照《仪表误差修正方法》中的方法和步骤。

其二是干式检定,即采用砝码挂重法,不需要实际通流体,靠挂砝码模拟靶片受力来核对和修正系数。

四、砝码挂重法的操作

说明书对砝码挂重法给出了具体步骤:

  • 首先将流量计垂直固定不动(相当重要),将流量计靶片受力面向上保证靶片水平;

  • 在保持流量计靶片水平状态下,用细绳子拉住砝码挂在靶片的中心点上,砝码垂直于靶片中心处。这时表盘测量头会显示瞬时流量(环境不得有振动及风),记录下来,再根据所附的流量值进行流量系数修正,方法见《仪表误差修正方法》;

  • 周期检定的流量计可向厂家查询出厂砝码记录码;

  • 流量程的满量程点、75%、50%、35%、10% 挂重五个点或三个点就可知流量计线性与测量范围;

  • 此砝码挂重法用于带温压补偿式流量计时应配合压力计和电阻箱方可进行。

靶式流量计流量系数标定 厦门精川

图:靶式流量计整机与靶片结构(厦门精川)

五、仪表校准菜单里的相关项

除了流量系数,说明书“仪表校准”菜单还提供了配套的校准项,标定时会配合使用:

  • 4mA 校准:进入参数设置状态后,将流量计强制输出 4.000mA 左右,稳定 10s 左右,记录万用表检测到的实际电流值,并将实际电流值输入到流量计,确认保存即完成;

  • 20mA 校准:同理,强制输出 20.000mA 左右,核对并保存实际电流值;

  • 流量零点:可通过按键设置零点,当实际管道流量无法关闭时,可通过该值手动修改;

  • 温度零点、温度满点、压力零点、压力满点:带压力、温度补偿时,用于零点及满点校准;

  • 温度修正:带温度补偿时,由于引线引起的误差可通过“温度修正”进行修正。

六、主要技术参数(说明书原文)

参数项目技术指标
被测介质液体、气体、蒸汽
精度液体 1.0 级,气体/蒸汽 1.5 级
计量准确度可达 0.2%
重复性0.05%~0.08%
范围度1:10
流量系数寄存器0x0000,32 位无符号
输出形式现场显示 4-20mA、脉冲、RS485/RS232、HART
防护等级IP65、IP67

七、标定与使用建议

  • 日常核对可优先采用砝码挂重法,按流量程满量程点、75%、50%、35%、10% 选五个点或三个点,检查线性和测量范围;

  • 挂重时务必保证流量计垂直固定、靶片水平,环境无振动和风,否则读数会受影响;

  • 周期检定前可向厂家查询出厂砝码记录码,便于对照;

  • 带温压补偿的仪表做挂重时,应配合压力计和电阻箱;

  • 更换介质后若示值出现偏差,可按《仪表误差修正方法》修正流量系数,修正后重新核对零点。

八、常见问题 FAQ

Q1:靶式流量计的流量系数K是干什么用的?
A:K 是把靶片受力换算成流量时的比例系数,在检定公式 Qm=K·Di(1/β−β)√(F·ρ) 中直接出现,决定了受力到流量的换算关系。

Q2:流量系数K由谁提供?
A:说明书说明系数 K 由厂家提供,用户可利用公式计算流量范围内瞬时流量 Q 与受力 F 的对应关系,对仪表进行检定。

Q3:不通流体能标定K吗?
A:可以,用干式检定的砝码挂重法,将流量计垂直固定、靶片水平,在靶片中心挂砝码,读取表盘瞬时流量并进行流量系数修正。

Q4:实流检定依据什么规程?
A:说明书指出可参照流量差压流量计检定规程,进行动态流量检定和总量检定,出现误差时参照《仪表误差修正方法》。

Q5:流量系数在通讯里能读到吗?
A:能,Modbus 寄存器表中地址 0x0000 即流量系数,32 位无符号,支持 0x03、0x06、0x10 功能码。

结语

流量系数 K 是靶式流量计受力换算流量的核心系数,在检定公式中由厂家提供,既可以通过实流检定核对,也可以用砝码挂重法做干式检定并修正。厦门精川可结合用户的介质、管径和靶径比,提供流量系数的标定、砝码挂重核对和误差修正支持,帮助仪表保持准确计量。

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