风量仪该如何计量校准

      风量仪测量风口、风管、风机等的送、回风量,主要应用在通风管道建筑风平衡系统调试、医药生产过程空调送风量及过滤器出风量测试、宾馆酒店空调送风系统测试等场合,其使用量逐年增多。风量仪一般由基座(包含风速传感器)、纤维布风罩、框架支撑杆、电子显示仪表组成。目前风速传感器多为两种:一种为压差式;另一种为热线式。风速传感器测量出流经基座的平均风速后,根据基座的尺寸计算出通过风量仪的风量。

 

      风量仪目前无国际、国家或行业产品标准,也没有国家校准规范,国内也没有统一推荐的检测方法、校准装置。

 

一、校准用装置

      风量仪的校准实际上就是对其风量示值进行校准。经调研,风量仪厂家标注流量范围大多为(150~3500)m3/h,示值最大允许误差有±3%FS、±5%FS、±(示值×3%+10m3/h)、±(示值×5%+12m3/h)等多种规格。为满足校准需求,以最大允许误差MPE=±(示值×3%+10m3/h)为例,按照校准用装置扩展不确定度一般不大于被校仪器的1/3的惯例,校准装置准确度等级至少为1.0级及以上。而现在1.0级的流量标准装置比较多,包括标准表法、速度-面积法、差压式气体流量标准装置,以笔者单位为例,校准风量仪使用的标准装置及连接如图1、图2所示。

图 2 差压式气体流量标准校准风量仪管路示意图

      校准风量仪的标准装置除计量性能外,还需满足流量稳定性不大于0.5%、流场不均匀性不大于1.5%的技术要求,以消除装置流场本身对风量仪计量性能的影响。连接风量仪的管道应与实际校准风量仪风罩的尺寸一致,以免安装原因引入测量误差。

 

二、校准方法

1.安装方式

      风量仪安装方式有完全安装和只安装风量仪基座部分、风量罩体不完整安装(纤维布风罩、框架支撑杆不安装)两种。按校准气流方向又分为吸入式安装与吹出式安装。安装方式的不同会导致校准结果差异。以型号为DBM610、编号为18012489的风量仪为例,使用完全安装、吹出式方式时的校准数据如表1所示。完全安装、吸入式通气方式时的校准数据如表2所示。

表 1 完全安装、吹出式方式下试验数据

      不完全安装(只安装风量仪基座)、吸入式通气方式时的校准数据如表3所示。通过分析数据可知,风量仪吸入方式和吹出方式工作时的计量性能是有明显差异的,特别是风量越大时偏差越大。从工作原理上分析,风量仪使用速度面积法,吹出时的均匀流场经过逐渐缩径的罩体后,流场会产生扰流,且风罩为软的纤维布,在风量较大时产生摆动,对风量仪基座测速产生影响,从而影响最终风量示值。

 

      根据以上分析,在吸入的情况下,气流经过大气空间的缓冲进入风量仪。只安装风量仪基座、使用吸入式校准风量仪的数据,与完全安装、使用吸入式校准风量仪的数据应相差不大,同时试验数据也验证了这一点。

 

      综上,风量仪在校准时,安装方式必须与实际使用流向一致,且在吹出方式下,必须使用完全安装方式;吸入方式下则可以使用只安装风量仪基座的安装方式。

 

2.选择校准流量点

      风量仪流量计算方式基于速度面积法,测速基于差压法或者热线原理。根据JJG835-1993《速度-面积法流量装置检定规程》、JJG640-2016《差压式流量计检定规程》,风量仪校准流量点应在包括最大、最小流量点的至少5个点内均匀选择。而根据JJG(建设)0001-1992《热球式风速仪检定规程》,风速仪在5m/s以下流速对应的检测点为0.05m/s、0.1m/s、0.2m/s、0.5m/s、1m/s、2m/s、5m/s,检测点在(5~30)m/s之间均匀分布。风量仪基座测速截面尺寸一般为(350~400)mm,取较普遍的375mm为例,对应以上测速点的流量点为:20m3/h、40m3/h、80m3/h、200m3/h、400m3/h、800m3/h、2000m3/h,2000m3/h以上到最大流量点按照均匀分布选择校准点。因此,以流量范围在(150~3500)m3/h的风量仪校准为例,推荐的校准流量点为150m3/h、400m3/h、800m3/h、2000m3/h、3500m3/h。若用户有特殊需求,校准流量点应以用户要求为准。

 

3.计量性能要求

      风量仪的计量性能校准建议包括示值误差和重复性,以风量仪和标准器差值作为示值误差值,也可采用相对误差为示值误差值。

 

      大多数风量仪具有程序采集时均风量以稳定读数的功能,为保证风量仪示值的稳定及准确,从使用者角度上考虑,风量仪重复性的检测是必要的,每个校准点建议检测3次及以上,使用贝赛尔公式或者极差法计算风量仪重复性。大多数风量仪允许使用统一的K系数对风量仪示值进行修正,修正因子建议使用拟合线方程来计算。

 

三、结束语

      风量仪的广泛使用带来了大量计量校准需求,满足流场稳定性及均匀性要求的1.0级及以上的流量装置适用于风量仪校准。风量仪校准时需按使用方式安装,否则对校准数据会产生重大影响。校准点的选取建议以2000m3/h为分界点分区选取,从最小流量点到2000m3/h按照倍增方式选择校准流量点,2000m3/h到最大流量点按照均匀分布选择校准流量点。风量仪的计量性能校准建议包括示值误差和重复性,允许使用统一的修正因子对风量仪示值进行修正。


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