1 概述

      靶式流量计自60年代发展以来，不仅可以用于一般气体、液体、及蒸汽的流量测量，而且对高粘度的流体（如重油、沥青、焦油）、悬浮液脏污介质、带有沉淀物和易结晶凝结介质的流量测量，与其它流量计相比，更具有独特优点。随着高新技术的发展，如今的新型靶式流量计采用力感应测量结构，其检测流体流速的传感器为应变力传感器，经过对受力大小输出的信号值进行转换和运算处理，可实现现场流量显示、脉冲输出、RS232/485 通讯或4～20mA 电流输出。其准确度等级可达0.2级。

      靶式流量计结构型式上可分为管道式，夹装式和插入式等，各类结构型式还可分为一体式和分离式二种。一体式为现场直读显示和信号输出远传，而分离式则将数据处理部分与一次传感器检测部分分离安装。

      2 工作原理

      在恒定截面的圆筒形直管段的截面中心与流速垂直的方向设置一个称为“靶”的圆板（受力发生体），流体沿靶周围通过时，靶受到推力的作用，力的大小与流体的动能和靶圆的面积成正比。当管道的雷诺数大于传感器的界限雷诺数时，流过靶式流量计的流量和靶受到的力有确定的对应关系。

      工作结构图，如图1所示。工作原理示意图，如图2所示。

      靶板受力经力转换器转换成电信号，经前置放大，A/D 转换及计算机处理后，可得到相应的流量和总量。

      其流量计算公式如公式（1）和公式（2）所示

      式中：qm——质量流量，kg/h;
               qv——体积流量，m3/h；
               α —— 流量系数；
               D —— 测量管内径，mm；
               β —— 直径比，β＝d/D；d—靶板直径，mm。
               ρ —— 流体密度，kg/m3；
               F —— 靶板上受的力，N。

      3 靶式流量计的标定

      3.1 流量计的干式标定

      流量计的干式标定，采用挂重法。安装示意图如图3所示。

      将靶板中心的固定螺钉换成尾部带有小孔的挂重专用螺钉，装好靶板，通过螺钉的小孔挂上砝码盘，使砝码盘重心始终位于靶板的中心轴线上，重力方向垂直于靶平面。

      3.1.1 零位和量程调整

      对安装定位的流量计，接通电源，按产品说明书要求进行刷新，在未加砝码前，显示的瞬时流量值（由输出信号转化运算的流量，被显示在显示装置上的值）应该为零流量。将砝码加入码盘中，一直加载到（输出信号）显示的流量值为被检流量计的上限测量流量值；再将砝码卸载到被检表的下限测量流量值；最后将砝码全部取下，此时流量计显示的瞬时流量值应该为零流量，否则再次进行零点刷新。

      说明：零点状态指流量计安装在管道流体上（或安装固定的平台上）后，流量检测的力传感器处于静止状态下，该状态称之为零点状态。在该状态进行对力传感器的输出信号值进行记忆（俗称除皮）的操作（按厂商的使用说明书）值，称为静态零点值。该值（点）由于流量计安装状态不同，该值有一定差异。对流量计进行安装后的初始状态输出信号值进行清零记忆存储，称之为零点值刷新操作。

      3.1.2 示值误差检定

      按被测流量计的上限流量的受力值Fmax、下限流量的受力值Fmin、量程的25%；量程的50%；量程的75%的五个点进行检定，并算出与各检定点对应的力值F 下，相应输出信号下的流量值。向砝码盘中依次加入各检定点相应力值的砝码，读出流量计输出信号下的实际流量示值m3/h。正、反（加载、卸载）行程各进行3次。

      3.2 靶式流量计的实流标定

      3.2.1 标定前的准备

      3.2.1.1 将流量计按要求安装在流量标定装置上，打开装置阀门，让液体在系统中循环30min。

      3.2.1.2 零点刷新与量程调整

      将装置的调节阀关闭条件下，且流体充满管道处于静止状态，流量计瞬时流量为零，对流量计进行零点刷新，然后缓慢地打开调节阀调节流量，使流量达到被检流量计的下限流量点，停留2分钟后，缓慢关闭调节阀，直到管道内的流量处于静止状态，此时流量计的瞬时流量示值应该为零流量，否则，应再次进行零点刷新。

      3.2.2 示值误差检定

      流量计的累积流量基本误差检定在静态质量法法水流量装置上进行。检定点包括流量下限值、量程的25%、量程的50%、量程的75%、流量上限值共5个流量点；求出其示值最大误差值。

      4 数据比较

      对DN25～DN300 不同口径的靶式流量计，分别采用静态质量法水流量标准装置和挂重法进行试验，其试验数据汇总如表1 所示。其中挂重砝码等级为M1 级。静态质量法累积流量的测量不确定度为0.05%（k=2），各累计时间之间的流量稳定性为0.07%，流量范围为（1.32~1029）h/t。

      通过数据对比可以总结出：

      a）靶式流量计的干标和实流标定均可通过一定的方法进行，但是得到示值误差依据的真值各有所不相同。
      b）单纯的挂重法并不能完全代替实流校准，挂重作用的力与流体作用于靶板的力有区别。因此，理论的干标流量系数，并不能完全作为该流量计实际要求准确度下的干标系数。
      c）干标和实流标定的仪表系数误差尽管达3.36%，但试验仍然有意义。如果将干标和实流标定结合起来，通过实流标定的仪表系数，再进行干标试验，得到干标用的流量系数α，那么这时的流量系数α非常具有实际意义。在出厂时将该流量系数α提供给用户，在不具备实流标定条件时，可使该靶式流量计进行有效的干标校准。对于生产企业而言，在积累一定的经验数据后，可以提高靶式流量计出厂检定的效率。
      d）由于试验用的靶式流量计量程比均为1：10，其最大误差往往处在最大或最小流量点附近，所以，通过调整使用流量范围，可以提高靶式流量计的测量准确性。

      参考文献

      （1）JJG461-86《靶式流量变送器》
      （2）蔡武昌等《流量测量方法和仪表的选用》

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