能耗测试准确度的几点非仪表质量因素
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摘要 针对智能化仪表的高速发展下人们对测量结果准确度提出更高的要求，通过管路的设计中设置直管，弯管，阀门和三通情形，同时对测量装置的使用做出相应的选择，探讨了在非合理安装条件下的仪表安装使用对测量结果的影响情况及最大测量误差。
关键词智能化仪表；准确度；仪表安装
中图分类号TH7 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）110-0072-02
0 引言
随着科学技术的高速发展，高精度及可靠性智能化仪表不断出现，给能耗测试测量工作者带来了极大的实惠和方便，以致使测量结果的准确度相比之下提高较大；以此同时人们对测量结果准确度的要求也在不断提高。工程实践表明，过去采用的一些连接管路及其附件的安装方式却在很大程度上影响着测量结果的准确性。
本文基于能耗测试准确度的非仪表质量因素研究探讨，以流体在管路中的流动为研究实体，系统地从能耗测试中的几个主要测量物理量来进行论述。
1 管道测试系统实验方案
1.1实验平台的设计
在本设计有限的时间与资源条件下，本实验平台根据实验室现有主要仪器仪表而进行实验方案改造，以完成对实验项目的研究。
根据方案要求及考察实验室具体情况，现需分别针对空气和水两种介质进行两套系统的设计。首先，针对空气而言，在风洞试验平台上可以实现对空气流速和温度的测量要求。其次，对水介质来说，根据实验要求，需要在一个系统平台上实现具有弯管等多种管件的测量。这可以对局部阻力实验平台进行改造，以达到实验要求。
1.2 实验方案内容
1）在实验风洞中，改变安装位置进行流速和温度的测量，记录并分析实验结果；
2）组建小型管道测试系统实验台；
3）在管道测试系统实验台上进行具有弯管及局部阻力件测试管段的压力和流量的测量，记录并分析实验结果。
2 管道测试系统实验过程
2.1 空气介质下的测量
按照实验指导书的实验步骤进行测试点的划分标定，从而完成实验，这过程中应注意以下几点：1）调节风机风门时应保证风速具有层流、紊流等几种流况，以便实验数据的全面；2）在不同流速下，调节倾斜式微压计的倾斜度，以增加微压计的准确度，并记录不同组别的微压计斜系数K；3）在多个测点调节安装皮托管时，应保证皮托管进气方向与气流方向平行。
测量风洞中的温度：实验风洞中的温度测量是通过加热强迫对流管簇，调节加热装置为510W，待对流管外壁温稳定在146℃时，按照实验指导书的步骤进行实验测量。实验过程中应注意以下几点：1）保证管外壁温在恒定温度下进行实验，确保实验过程中流体自身温度的变化，对测量结果产生影响；2）水平和垂直方向上的实验应同时进行，通过在相同时刻测量立体空间内的温度分布情况；3）温度计在读数过程中应保证温度计在测点上原地读取，避免辐射散热造成对测量结果的影响等。
2.2 水介质下的测量
1）对弯头、三通管段的测量中：
（1）弯管后的压力测量中，不同流速下，首个测点1d处的压力计液柱均明显低于其他测点的液柱高；
（2）弯管后的流量测量中，在测点12d以后，流量值的波动范围较前面测点趋于平稳，而在12d以前各测点的流量值跳跃波动，没有明显的规律性；
（3）三通后的压力测量中，首个测点1d处的液柱高较后三个测点的液柱要低。
2）对阀门管段的测量：依照实验指导书的实验步骤，更换阀门管道测试管段，连接导压管，安装流量计，调节阀门开度进行实验测量中：
1）阀门后流量测量中，阀门开度越小，首个测点3d处测得的流量与真实流量差距越大；
2）阀门后压力测量中，阀门开度越小，取压点1d与3d的液柱高差值越大。
3 实验数据的处理与结果分析
通过对实验风洞温度测试管段的立体多点进行温度测量。通过分析，可以知道当测温元件插入的深度不同，测量的结果会有所不同。分析如下：
1）测温元件与流体介质直接接触，引起温度场的变化，影响测温的准确度；
2）流场中的温度场分布不均匀，流场中心处的温度更接近真实温度，插入深度不足，导致测量误差变大。实验管道没有采用保温措施，结果也会存在更大的误差。
3.2 压力测量中的非仪表质量因素
本设计通过对常见的弯头、三通和阀门阻力件管段的压力测量（图1）。从本设计分析处理来看，因具有局部阻力管件的管段中不同测试位置对测量结果产生的差异没有非常明显的结果，但是已经可以看出，仪表的安装位置不同对测量结果会产生较大的误差，而且还因流体介质、流速、温度等流体特性不同，其误差会有较大的差异。从实验结果中可以分析出以下结果：
1）在距离弯头单位个管径处测量管道中的压力，从两个不同流速的测量结果来看，流速1比2因安装误差因流速增大而增大。主要是由流场在弯头处发生变化，从而产生紊流、气泡、涡旋等。故而在测量过程中应该尽量避开弯管；
2）三通管段后压力测量，从结果看10d前的压力值出现波动，其差异会因总流、支流和流速不同而不同；
3）变径管的压力测量中，突扩管段后的压力在首个测点出现明显降低，主要原因是其涡旋的存在，在其后出现波动的不稳定现象，可能是涡旋延伸过程产生的低压区。突缩管段前的压力出现波动主要是在变径截面前流束要收缩，从而在变径截面前产生涡流回旋区，导致低压现象。
图1 弯头、三通和阀门测量
3.3 流量测量中的非仪表质量因素
实验风洞中对流速测定管段进行风速测量。从实验结果来看，四个流速条件下的测量结果有明显的差异。当流速越大，其流场越不稳定，皮托管在不同测点测得的流速也就差异越大。理论要求皮托管要安装在距离中心轴线不超过三分之一处，实验基本证明理论安装位置对测量准确度的重要影响。
4 结论
本文主要研究测量过程中因仪表安装位置在非合理化情况下的测量结果的差异化，通过设计管道测试系统进行不同流速，不同安装位置的测量实验分析和在管路的设计中改造等措施以及对测量装置的选型出发，进行了流体为低温空气和常温水两种介质的实验，得出了在非仪表质量因素对测量结果的影响误差。
参考文献
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