音速喷嘴气体流量标定系统

一、设计依据

　　根据贵公司提出的技术要求，具体指标如下：

1、装置能力：

　　流量能力：1～6000 m3/h(由16个喷嘴组成，可升级至10000 Nm3/h)

 口径能力：DN15 ～ DN300

2、信号接口

　　频率脉冲信号

　　4 ～ 20mA电流输入、输出

3、装置不确定流量其流出系数的不确定度≦0.2%。

4、管道排列方式

　　并列排放

5、装置标准依据
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6、装置其他指标

 压力变送器精度：0.075%

 温度变送器精度：±0.2℃

 湿度变送器精度：1%

 流量范围：1～6000 m3/h

 检测介质：空气

 使用环境：大气压力：86 ～ 106 kPa

 相对湿度：40% ～ 80%

 供电电源：AC 380 50Hz AC 220 50Hz

 最大功率：140 KW

 装置材质：主体材质304

二、装置设计原理概述

　　本装置是根据需要标定的最大及最小流量范围由多个文丘里喷嘴组成标准流量装置，软件智能组合。当实验气体经被检表进入容器后音速喷嘴的出口压力之比为一定值时，喷嘴喉部的雷诺数一定，则气流通过喷嘴候部的流速恒定，此时即为临界流状态。根据连续性原理，此时通过被检表的气体质量流量，一定等于通过喷嘴处气体的流量。选择不同的喷嘴组合，就可以标定不同的流量值。然后通过环境条件检测如温度、压力、湿度，由微机采集数据，通过修正算出标准的流量值，获得检定结果。

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可以参考下图所示：
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三、装置组成和分述

1. 泵房部分：
　　罗茨风机负压机组：
　　该罗茨风机具有结构合理、体积小、效率高、噪音低、运行平稳、使用寿命长、维修简便等特点。
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共计三台（两台大的容量为2500m3/h 功率55KW；一台小的容量为1400 m3/h 功率30KW），总装机容量6400 m3/h。在标定DN50以下口径流量计时只开1400m3/h的小风机即可能；标定DN80～DN125口径的流量计时只开一个2500m3/h的风机即可；当需要大流量标定时同时开启两台2500m3/h的风机。同时两台2500m3/h的风机可以互备互用，当一台出现故障时可以互备使用。
　　压缩机
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泵房内设计空气压缩机，系统设计约60 m3/h的空气压缩机，配置稳压缓冲罐，以保证系统中气动夹表器、气动阀门动力保证，包括空气压缩机，连接管线，快速接头、气动软管、开关控制阀门等
　　智能弱电控制柜
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装置设计电总功率150KW，动力配电采用变频器启动方式，工作时风机的选择采用电脑控制和人工选择控制两种，保证系统稳定运行，装置配有真空缓冲罐和压缩气体缓冲罐
　　缓冲罐
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2.标定室部分

基本管路部分

　　基本管路采用304不锈钢材质，以确保气体的洁净和装置的耐用。检定基本管包括：DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN65、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300口径，以上口径均可在系统所配置的四条管路上进行安装检定。四条检定管路分别是：DN50、DN100、DN200、DN300。每条检定管路中均安装有夹表器、升降工作台、可调移动支架、前后直管段（前直管段20D ，后直管段6D）以及变径管段和直管段。

文丘里速喷嘴

　　0.5m³/h、1m³/h、2m³/h、4m³/h、8m³/h、16m³/h、32m³/h、64m³/h、128m³/h、256m³/h、512m³/h、1024m³/h、1024m³/h、1024m³/h、1024m³/h、1024m³/h设计16个圆环式临界流文丘里喷嘴、滞止容器、计量段连接组件、控制阀门、背压容器等，并配有温度变送器和压力变送器。

气动夹表器

　　同时配有升降台提高了仪表的装卸效率。

其他参数

根据JJG198-94《速度式流量计检定规程》，被检表的温度检测位置在被检表下游5D管径处；被检表前压力（被检表上游10D）、滞止容器压力、汇流管压力的测量采用差压变送器测量的方法，输出4～20mA电流信号，精度 0.075% （进口传感器）

3.自动检定控制系统

控制系统构成

　　装置以上位机（PC机）和下位机（自主研发专用高精度控制板16A/D转换模块）为核心完成系统控制和检定任务。其主要是完成流程控制设备的开关量、信号采集、数据处理、打印仪表检定数据（或检定报告）等功能。

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上下位机数据交换

　　上下位机之间通过网线连接，下位机通过模拟量、开关量和脉冲模块对现场各设备数据进行控制和采集功能。

　　系统控制功能

　　变频器的启停；

　　变频器频率控制；

　　设备中所有气动阀（包括喷嘴开关阀门）的开关控制；

数据采集功能

　　对温度、压力和湿度的4 ～ 20mA电流信号数据采集；

　　对被检流量计4 ～ 20mA电流信号、脉冲信号/频率信号的数据采集；

数据处理功能

　　按照国家检定规程进行检定数据处理和结果判定；

　　系统可以对各种被检流量计、温度变送器、压力变送器数据进行计算和喷嘴组合设置；

　　检定时间灵活设置；

　　系统可显示在流量检定过程中的流量调节过程；

　　系统可将每台仪表检定数据存入数据库，用户可随时进行数据查询、打印，检定结束后可打印检定记录报表和规定格式的证书。

4.系统主要特点

　　系统为负压标定，利用常压下的洁净空气，气源稳定，投资省；

　　系统选用临界流文丘里喷嘴复现气体标准流量，每一个喷嘴均由国家计量检定部门检定，临界流文丘里喷嘴具有结构简单，性能可靠，准确度高，无可动部件，维护方便，检定周期长（五年）等特点，是国际标准推荐使用的型式，成为近年来国内外普遍使用的气体流量标准仪表，由于临界流文丘里喷嘴以上特点，大大提高了装置的整体可靠性和量值溯源性。

　　系统采用多个喷嘴并联组合，每个喷嘴相当于高精度的气体流量给定器，利用流量的叠加，满足对不同流量范围的被检表进行标定，准确度高，重复性好，节能效果明显。

　　本系统可预留被检表接口，方便升级和更大流量范围使用。

　　本系统所配置的压力变送器和温度变送器，分别测量喷嘴处和被检表前后的气流压力和温度以及喷嘴背压。

一、设备价格单位：万元