正压法音速喷嘴标准装置气源系统设计
音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理
d----音速文丘利喷嘴的喉部直径（m）
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
m0----气体在滞止条件下的动力粘度（kg/ （m×s）
从式(4)中可以看出，只要用试验的方法求 得流出系数 C，就可按测得的滞止压力 P0 和滞止 温度 T0（由查表可得 C*）计算出质量流量 qm。
P0----音速文丘利喷嘴前的气体滞止绝对 压力（Pa）
T0----音速文丘利喷嘴前的气体滞止绝对 温度（K）
RM----气体常数（J/（kg×K）），对于空气， R=287.1
3.实际条件下的质量流量在实际条件下,音
能说成长所带给你的东西让你变好了或者变坏了，我只能说它让你长大了。我一
速文丘利喷嘴的质量流量公式： 500){this.resized=true;this.style.width=5 00;}"align=border=0>xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx (4)
喷嘴，此时的节流பைடு நூலகம்力比称为临界压力比。
在理想条件下，即气流是一维流动、等熵、
完全气体，则从理论上可导出临界压力比的计算
公
式
：
500){this.resized=true;this.style.width=5 00;}"align=middle>xxxxxxxxxxxx(1) 式 中 ， k----气体等熵指数，对于完全气体，k 等于比热 比。
装置流量范围的选择方法和确定
根据音速喷嘴的流量计算公式（式（4））可 知，在临界条件下，改变音速喷嘴的滞止压力值， 则可改变通过音速喷嘴的质量流量值。实际上，
音速喷嘴式燃气表流量标准装置
音速喷嘴式燃气表流量标准装置
音速喷嘴式燃气表流量标准装置是用于校验、检测和标定燃气表的一种设备。
它采用了音速喷嘴原理，通过测量喷嘴出口处的流量和喷嘴压差来确定燃气流量。
音速喷嘴是一种特殊形状的喷嘴，能使燃气在通过喷嘴时达到音速，此时流速已经达到了最大值。
标准装置中一般设有压力传感器和温度传感器，用于监测喷嘴进口和出口处的压力和温度，并通过计算得出喷嘴的流量。
标准装置还会配备流量计，用于直接测量喷嘴出口处的流量，以作为校验和标定的依据。
通过与待校验的燃气表进行比对，可以得出其流量测量的准确性和误差。
如果燃气表的流量测量偏差较大，可以进行调整和修正，以确保燃气表的准确性。
音速喷嘴式燃气表流量标准装置在燃气表校验和标定中起到了重要的作用，能够提供准确的流量测量结果，保证燃气表的可靠性和准确性。
音速喷嘴法气体流量标准装置
定期校准
为保证测量准确度，应定期对 装置进行校准和维护。
清洁与保养
定期对装置进行清洁和保养， 保持其良好的工作状态。
异常处理
如遇装置故障或异常情况，应 立即停机检查，并联系专业人
员进行维修。
04 优势与局限性
音速喷嘴法的优势
高精度测量
音速喷嘴法能够实现高精度的气体流量测量， 测量误差较小。
稳定性好
与孔板流量计比较
孔板流量计结构简单、价格便宜，但在流体粘度、压力和组分变化时，需要进 行修正；音速喷嘴法在流体粘度和组分变化时的误差较小，但价格较高。
05 应用案例与效果分析
应用案例一：工业气体流量测量
总结词
音速喷嘴法在工业气体流量测量中具有高精度、高可靠性的 特点，能够满足工业生产中对气体流量测量的严格要求。
音速喷嘴法气体流量标准装置
contents
目录
• 概述 • 装置结构与工作原理 • 操作流程与注意事项 • 优势与局限性 • 应用案例与效果分析
01 概述
定义与原理
定义
音速喷嘴法气体流量标准装置是 一种用于测量气体流量的装置， 采用音速喷嘴作为核心测量元件 。
原理
基和 温度变化，计算出气体的流量。
音速喷嘴法具有较好的稳定性，能够保证长 时间内测量的准确性。
宽测量范围
音速喷嘴法适用于较大范围的气体流量测量， 能够满足多种应用需求。
易于维护
音速喷嘴法的结构简单，维护方便，降低了 运营成本。
音速喷嘴法的局限性
对气体压力和温度敏感
对喷嘴质量要求高
音速喷嘴法的测量结果受气体压力和 温度的影响较大，需要额外的压力和 温度补偿。
详细描述
音速喷嘴法气体流量标准装置在工业领域应用广泛，尤其在 石油、化工、电力等行业。它能够准确测量各种气体流量， 如天然气、煤气等，为工业生产提供可靠的数据支持。
音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理
音速喷嘴法气体流量标准装置的基本原理引言标准表法流量标准装置的方法很多，下面介绍一种用音速文丘利喷嘴作标准表的气体流量标准装置。
与用其它流量计作为标准表相比，用音速喷嘴作为标准表具有很多优点，如结构简单、性能稳定、准确度高、无可动部件、维护方便、检定周期长(五年)等等。
音速喷嘴法气体流量标准装置适用于对各种气体流量计的检测和校准, 可以检测质量流量计、速度式流量计、容积式流量计、转子流量计、差压式流量计或其它种类的流量计。
装置结构音速喷嘴法气体流量标准装置的结构如图1 所示。
对于流量比较大的标准装置，需选用水环式真空泵，因此还需冷却塔、离心泵、地下水池、消音器。
为了调整入口气体流场和降低噪音，还应在入口处安装喇叭形入口。
被检表的前后直管段应足够长。
此外，还应配备配电柜、计算机、夹表器、控制系统和数据采集系统。
1. 真空泵 2.储气罐 3. 汇流管(容器) 4.开关阀 5. 音速文丘利喷嘴 6. 滞止容器温度计7. 滞止容器压力计8.滞止容器9.流量调节阀10.被检表后温度计11.被检流量计12.被检表前压力计图1 音速喷嘴法气体流量标准装置检定原理如图1 所示, 用真空泵1 将空气由被检表的上游直管段入口吸入，经过被检表前直管段、被检表11 和被检表下游直管段进入滞止容器8，在滞止容器的下游，有一组音速喷嘴5，控制音速喷嘴下游的开关阀门4，可以任意选择所要开关的音速喷嘴，以达到改变被检表流量的目的，滞止容器需要测温6 测压7，代入公式计算可以得到通过音速喷嘴的质量流量，亦即通过被检表处的质量流量。
通过测量被检表处的温度10 和压力12，可以计算出空气密度，进而得到标准体积流量。
流量调节阀9 一般只用于开关，也可作为调节流量的辅助手段。
在进行小流量检定时，可以不用开启真空泵，只要储气罐2的真空度能够满足要求即可。
真空泵的能力应满足下列两个条件：第一，真空。
音速喷嘴气体流量标准装置
音速喷嘴气体流量标准装置音速喷嘴气体流量标准装置一、装置本体音速喷嘴气体流量标准装置主要由喷嘴、气体来源、流量测量系统、压力测量系统、温度测量系统、控制系统、安全保护装置、辅助设备和操作与维护手册等组成。
二、喷嘴喷嘴是音速喷嘴气体流量标准装置的核心部件，它能够将气体以音速喷出，从而产生稳定的流场。
喷嘴的设计应符合相关标准，以确保其稳定性和准确性。
三、气体来源气体来源为音速喷嘴气体流量标准装置提供试验气体。
为确保试验结果的准确性，气体来源应具备稳定的供气能力和纯净度。
四、流量测量系统流量测量系统是音速喷嘴气体流量标准装置的核心测量设备，它能够准确地测量气体的流量。
流量测量系统的精度应符合相关标准，并经过定期的校准和维护。
五、压力测量系统压力测量系统用于测量音速喷嘴气体流量标准装置内部的气体压力。
该系统应具备高精度和稳定性，以确保试验结果的准确性。
六、温度测量系统温度测量系统用于测量音速喷嘴气体流量标准装置内部的气体温度。
该系统的精度应符合相关标准，并经过定期的校准和维护。
七、控制系统控制系统是音速喷嘴气体流量标准装置的核心控制系统，它能够控制各组成部分的协调工作，并实现自动化操作。
控制系统应具备稳定性、可靠性和灵活性。
八、安全保护装置安全保护装置用于保障音速喷嘴气体流量标准装置的安全运行。
该装置应包括紧急停机功能、过载保护功能、超压保护功能等。
九、辅助设备音速喷嘴气体流量标准装置还包括一些辅助设备，如管道、阀门、仪表等，它们在装置的运行过程中起到辅助作用。
这些设备应符合相关标准，并经过定期的检查和维护。
十、操作与维护手册操作与维护手册是音速喷嘴气体流量标准装置使用和维护的重要参考资料。
该手册应包括设备操作说明、维护建议、安全注意事项等内容，以帮助操作人员和维护人员正确使用和维护设备。
手册应定期更新以适应设备的变化和更新。
十一、校准和维护1. 校准：音速喷嘴气体流量标准装置应定期进行校准，以确保其测量准确性和稳定性。
正压法音速喷嘴气体流量标准装置的建立
图 １ 临界流流量计
径 尺寸共 设置 １ 。 ２支
２ ４ 测控 部分 ．
动力 由两 台空压 机提供 ，空压 机运行形 成 １３ＭＰ ． ａ
的压缩空气 ，通过 自力式压力调节阀，降压至 ０８Ｍ ａ ． Ｐ 后进 入 两 个 １ Ｉ 气 罐 中 ，在 通 过 降 压 至 ０４ＭＰ ５１ Ｔ 储 ． ａ
内截面积 ，ｍ ；Ｃ为喷 嘴的流 出系数 ；Ｃ 为 喷嘴 的临界
流 函数 ；Ｐ 为 喷嘴前 的气体 滞止绝对压 力 ，Ｐ ；ｒ 为 喷 ａ ｏ
嘴前的气体滞止热力学温度 ，Ｋ Ｒ为通用气体常数。 ；
１ ２ 音 速 喷嘴气体 流 量标 准装 置主要 结构 ．
结构简单、性能稳定、准确度高 、无可动部件 、维护 方便 、检定周期长 （ 五年）等等。音速喷嘴法气体流 量标准装置 适用于对各种气 体流量计 的检定 和校准 ， 可 以检定 质量 流量 计 、速度 式 流量 计 、容 积 式 流量 计 、
损 。临界流 流量计测量 的流量按照式 （ ）计算 。 １
『 ）
正压法。正压法音速喷嘴气体流量标准装置构成如图２ 所示 ，主 要 由气 源 、检 定 管 路 、音速 喷 嘴 、测 控 系 统
等部 分组 成 。
ｑ ＝ Ｃ Ａ Ｃ — 二
（） １
、Ｒ ， １ ｑ
作者简介 ：于华伟 （９ １ ，男 ，助理工程师 ，从事流量计的 １８ 一）
音速喷嘴式燃气表检定装置
音速喷嘴式燃气表检定装置一、装置总体要求装置符合《JJG577-2012燃气表检定规程》、JJG 643-2003《标准表法流量标准装置检定规程》、JJG620-2008《临界流文丘里喷嘴检定规程》的要求。
用该装置可完成流量范围在0.016 m3/h ～6 m3/h的家用膜式燃气表的检定和测试。
二、主要技术指标和性能要求。
*1、整套装置的扩展不确定度≤0.5%，一次性检表数量：12台。
（由省级以上计量部门出具报告）。
*2、测量用的绝压传感器测量范围(0～110)kPa，准确度≤0.2% 。
（进口设备，由省级以上计量部门出具报告）。
*3、微差压传感器测量范围-500Pa～500Pa，准确度≤0.5% 。
*4、温度传感器测量范围(0～50)℃，准确度≤±0.2℃。
（进口设备，由省级以上计量部门出具报告）。
#5、为保证喷嘴长期的可靠性，滞止容器及背压容器均需采用钛钢喷漆处理。
#6、用于计时的晶振频率日稳定度＜10-5。
*7、流量点：0.016m3/h、0.025 m3/h、0.04 m3/h、0.5 m3/h 、0. 8 m3/h、1.2 m3/h、2.5 m3/h、4 m3/h、6 m3/h流量点偏差≤5%。
#8、使用条件：环境温度 20℃±5℃，相对湿度 45%—75%，大气压力 82kPa—106kPa。
#9、供电电源 AC 380V，50Hz。
三、装置须具备以下功能特点：*1、装置至少配置七个音速喷嘴，可组合0.016m3/h、0.025 m3/h、0.04 m3/h、0.5 m3/h 、0. 8 m3/h、1.2 m3/h、2.5 m3/h、4 m3/h、6 m3/h共9个流量点，满足G1.6、G2.5、G4三个规格家用膜式燃气表Qmxa、0.2Qmxa、Qmin点的检定。
（喷嘴由省级以上计量部门出具报告，其不确定度≤0.2%）。
*2、检定装置的管路系统中取压和测温的压力变送器和温度变送器均应采用高品质（进口产品）产品，要具有优良的长期稳定性和准确度。
正压法音速喷嘴气体流量标准装置的建立
以ｃ）＝詈＝等＝０．０８２％
灵敏系数Ｃｒ（ｃ）＝１ ２）喷嘴前滞止压力的不确定度
根据证书给定数据，压力误差为±０．０７５％，按矩 形分布，则
平均流量
平均仪表系 数Ｋ／Ｌ“ 重复ｆｇ／％
７３．９９３
０．１３
（６４，６３，４，２） １１＃喷嘴（６６）
““，，２——Ｆ ，’）：０—．—０｛７５＿％：０．０４３％（Ｐｏ
后进入两个１５ ｍ３储气罐中，在通过降压至Ｏ．４
进入６ ｍ３的稳压罐中形成稳定空气流量。 ２．２检定管路部分
除人工将被检表置于夹表器外，其它操作均由操 作人员在计算机上完成，例如控制阀门开闭、音速喷 嘴组合选择等。并通过工业控制计算机完成数据采集
和信号控制。检定完成后，打印检定证书及数据报表，
该部分口径范围是ＤＮ２５一ＤＮ２００，采用转盘式结 构，造作灵活方便，占地面积小。采用气动夹具，方 便被检流量计拆卸。
行业备受关注。而正压法与负压法相比更易于扩大流
ｏＣ，气体温度为２０℃，则
“％）＝瓦‰＝０．０２０％。
灵敏系数Ｃｒ（％）＝一０．５ ４）湿度修正系数的不确定度 以湿度测量不确定度Ｍ，（ｈ）＝５％
量范围，具有不同压力点下的试验能力，被测流量计
的工作条件与实际工作条件接近，因此正压法气体流 量标准装置应用越来越广泛。
１．２
音速喷嘴气体流量标准装置主要结构
根据喷嘴滞止压力的不同，可以分为负压法和正
方便、检定周期长（五年）等等。音速喷嘴法气体流 量标准装置适用于对各种气体流量计的检定和校准， 可以检定质量流量计、速度式流量计、容积式流量计、 转子流量计、差压式流量计和其它种类的流量计。
压法两种。
负压法即采用真空泵作为动力源，喷嘴滞止压力 为大气压力。由于大气压力恒定，且管路中过滤净化 等装置都不可避免引起压损，对临界压力都具有较大 影响。该方法的流量范围受到限制，只能通过增加喷 嘴数目或是增大喷嘴口径增大流量范围。但是由于滞
音速喷嘴气体流量标准装置技术改造应用
燃气技术Gas Technologydoi:10.3969/j.issn.l671-5152.2020.05.001音速喷嘴气体流量标准装置技术改造应用□浙江苍南仪表集团股份有限公司（325800)黄智慧肖云巩摘要：介绍一套已用多年的音速喷嘴气体流量标准装置的原理结构、技术特点和存在不足，结合 当前生产检测实际需求，提出了针对性改造利用的方案。
论述装置硬件系统和软件系统技术改造的内容和要点，并通过相应的气体涡轮流量计作比对测试，进一步验证了本次装置改造的成效3关键词：音速喷嘴标准装置技术改造检定1引言音速喷嘴气体流量标准装置（以下简称标准装 置）作为气体流量计计量检定的一个重要传递标准，因其准确度高、性能稳定、无可动部件和易于维护等 特点，在流量计生产和计量检定机构上有广泛的应 用。
m由于近十多年来，伴随国内城市燃气行业蓬勃 发展，流量计产品大量生产使用，且技术上不断更新 换代，这令一部分已用多年的老式标准装置在技术功 能和检测效率上面临能力不足的问题，难于适应当前 的检定任务。
因此，对现有这类装置进行相应的技术 改造利用非常必要。
为此，本文以苍南仪表一套已使用近20年的标准 装置为基础，对其实施技术改造以期提高其检测能力 和部分性能指标。
同时，希望借此次改造应用，对今 后同类标准装置的类似技术改造和更新有一定的参 考意义。
2 装置简介2.1结构原理和技术性能本标准装置为负压式，主要包含有标准器、管 路系统、气源动力系统、计算机测控系统、辅助系统流量计等部分，结构原理如图1所示。
其标准器由13个不同 规格的临界流文丘利喷嘴组成，可满足G40至G1600 规格的气体涡轮流量计、气体旋进漩涡流量计和部分 气体腰轮流量计检定所规定的所有流量点。
管路系统 包括管道、阀门、滞止容器、真空容器、汇集管和检 表工作台等，其中检表管路共有5条，口径从DN50至 DN200。
气源动力采用3台真空泵组合，确保了各规 格流量计所需的测试流量。
音速喷嘴式膜式燃气表检定装置系统技术需求
音速喷嘴式膜式燃气表检定装置系统技术需求附件:音速喷嘴式膜式燃气表检定装置系统技术需求:一、主要技术参数及准确度等级音速喷嘴式膜式燃气表检定装置要求采用临界流流量计标准表比对校验形式，同时检定12台燃气表，标准器采用音速喷嘴无可动节流元件，保证装置的准确性和稳定性。
依据JJG 643-2003《标准表法流量标准装置检定规程》、JJG620-2008《临界流文丘里喷嘴检定规程》、《JJG577-2005膜式燃气表检定规程》等进行设计、加工、制造、安装。
装置中的音速喷嘴是根据ISO9300-2005(E)《用临界流文丘利喷嘴测量气体流量》的要求进行设计、制造并由法定计量部门检定。
用该装置可完成流量范33围在0.016m /h ,6m /h的家用膜式燃气表的检定和测试。
装置总不确定度?0.5% 。
测量用的绝压传感器测量范围0,110kPa，准确度 ?0.2% 。
微差压传感器测量范围-500Pa,500Pa，准确度 ?0.5%温度传感器测量范围0?,50?，准确度 ??0.,?。
-4 ? 用于计时的晶振频率准确度,10-5? 用于计时的晶振频率日稳定度,103333? 流量点:0.016m/h、0.025 m/h、0.04 m/h、0.5 m/h 、1333330. 8 m/h、1.2 m/h、2.5 m/h、4 m/h、6 m/h。
使用条件:环境温度 20??5?相对湿度 45%—75%大气压力 86kPa—106kPa供电电源 AC 3*220V?20V ，50Hz 二、装置主要配置表序单数名称规格型号产地备注号位量 1 工业铝型材台架 MJ2210-12 台 1 2 气动夹表器套 12 自制30.016m/h、0.02533m/h、0.04 m/h、33 喷嘴 0.5 m/h、0. 8 只 733m/h、1.2 m/h、34 m/h4 压力变送器件 35 温度变送器件 36 计时时钟只 17 差压传感器只 128 光电采样器HYHD-GDT 只 129 误差计算系统套 12 10 真空泵 KRX6A-T 台 1 11 空气压缩机排气压力0.6,0.8 台 12(MPa)12 气缸、电磁阀 SMC CPB 日本套 12 13 PC机软件满足检定规程要求自制套 1 14 电脑 MC4600 联想台 1 19液晶 15 打印机 LJ2200 惠普台 1 .随机技术文件装置使用说明书压力变送器检定证书3份(由法定计量机构出具)温度变送器校准证书3份(由法定计量机构出具)晶振(时钟)校准证书1份(由法定计量机构出具)喷嘴(标准表)检定证书7份(由法定计量机构出具)装置检定证书(由法定计量机构出具)四、软件及其它要求1、检定系统软件可在中文WindowsXP操作系统下运行。
音速喷嘴法气体流量计自动检定系统的设计与实现
摘
要 ：为 提高气 体流 量计 的检定 精度 和效率 ， 设计 了一种 基 于文丘 里音速 喷嘴 的负压 法气 体 流量计 自动检 定 系统 。 阐述 了音速 喷
嘴及 其装置 的工 作原理 ， 出了 自动检定 系统 的设计 方案 。在 Ｖ 提 Ｃ＋ ＋ 的环 境下 编写上 位机 软件控 制 硬件 设备 操 作 ， 现 了 自动数 据 实 采集 与检定 过程 的 自动控制 ， 检定 完成后 由系统 自动判定 流量 计是 否合格 并把 检定结 果存 人 Ｓ ＬＳｒｅ 数据库 。实 际应用 表明 ， 自 Ｑ ｅ ｒ ｖ 该 动检 定系统 性能 稳定 可靠 ， 有利 于提 高气体 流量 计检定 的效 率和 准确度 。 且 关键 词 ：音 速喷 嘴 负 压法 湿度 修正 气体 流量计 自动检 定 Ｖ Ｃ＋ ＋
ｐ ａ ｔ ａ ｐ ｉａｉｎ ｎ ｉａｅ ｔａ ｈｓａ ｔｍａｉ ａｉｒｔｏ ｙ ｔｍ ｅ ｔｒ ｓｓａ ｌ ｅｆｒ ｎ ｅ，ａ ｄ ｉ ｅｐｕ ｏｅ ｈ ｎ ｅｔｅ ｃ ｌ ｒ ｔ ｎ ｐｅ ｉ ｒ ｃｉ ｌａ ｐｌ ｔ ｓｉｄｃ ｔ ｈ ｔｔｉ ｕｏ ｔｃｃ ｌｂ ａｉｎ ｓ ｓｅ ｆａｕ ｅ ｔｂｅｐ ｒｏｍａ ｃ ｃ ｃ ｏ ｎ ｓｈ ｌｆ ｌｔ ｎ ａ ｃ ｈ ａｉ ａｉ ｒｃ－ ｂ ｏ
ＶＣ ＋ ＋ ｅ ｖｒｎ ｎ ｆｔｅ ｈ ｓ ｏ ｕｅ ，ｔ ｍｐｅ ｎ ｕ ｏ ｔ ｏ ｔｏ ｏ ａａａ ｑ ｉｉｉｎ ａ ｄ ｃ ｌ ｒｔｏ ｒ ｃ ｄ ｒ ｓ Ａｆｅ ｏ ｌｔ ｎ ｏ ｎ ｉｏ ｍｅ ｔｏ ｈ ｏｔｃ ｍｐ ｔｒ ｏ ｉ ｌｍｅ ｔａ ｔｍａｉ ｃ ｎ ｒｌｆｒｄ ｔ ｃ ｕｓｔｏ ｎ ａｉ ａｉｎｐ ｏ ｅ ｕ ｅ ． ｔｒｃ ｍｐｅｉ ｆ ｃ ｂ ｏ
音速喷 嘴法气体流量计 自动检定系统的设计 与实现
音速喷嘴气体流量标准装置
音速喷嘴气体流量标准装置音速喷嘴气体流量标准装置是用于测量气体流量的一种重要装置，它可以帮助我们准确地获取气体流量的数据，对于工业生产、科研实验等领域具有非常重要的意义。
下面将介绍音速喷嘴气体流量标准装置的工作原理、结构组成、使用方法及注意事项。
首先，我们来了解一下音速喷嘴气体流量标准装置的工作原理。
音速喷嘴气体流量标准装置利用喷嘴的收缩和扩张来实现气体流速的测量。
当气体通过喷嘴的收缩段时，气体的流速会增加，压力会下降；而当气体通过喷嘴的扩张段时，气体的流速会减小，压力会上升。
通过测量喷嘴前后的压力差，就可以计算出气体的流速，从而得到气体流量的数据。
其次，我们来看一下音速喷嘴气体流量标准装置的结构组成。
一般来说，音速喷嘴气体流量标准装置由压力传感器、温度传感器、流量计、控制系统等部分组成。
压力传感器用于测量气体通过喷嘴前后的压力，温度传感器用于测量气体的温度，而流量计则用于计算气体的流量。
控制系统则对传感器获取的数据进行处理和分析，最终得出气体流量的结果。
接下来，我们来了解一下音速喷嘴气体流量标准装置的使用方法。
在使用音速喷嘴气体流量标准装置时，首先需要将装置正确安装在气体管道上，并连接好传感器和控制系统。
然后，根据实际情况设置好流量计的参数，并对控制系统进行调试。
在一切准备就绪后，打开气体流动，待稳定后即可开始测量气体流量。
测量结束后，及时关闭气体流动，并对装置进行清洁和保养，以确保下次使用时的准确性。
最后，我们来谈一下使用音速喷嘴气体流量标准装置时需要注意的事项。
首先，要注意装置的安装位置和安装方式，确保气体流动的稳定性和可靠性。
其次，在使用过程中要注意保持装置的清洁和完好，避免灰尘或杂质影响测量结果。
最后，使用人员要严格按照操作规程进行操作，避免因操作不当导致的误差。
总之，音速喷嘴气体流量标准装置在气体流量测量中具有重要的应用价值，正确的使用和维护对于保证测量结果的准确性至关重要。
希望本文介绍的内容能够对大家有所帮助，谢谢阅读。
正压法音速喷嘴标准装置气源系统设计
2） 气源稳压系统包括： 自力式调压阀、稳压罐。
3 气源净化系统设计
气体经空压机压缩后，体积减少，水蒸气的绝对湿度 会相应增加。当压缩气体进入储气罐后，随着温度下降， 饱和分压力也会下降。此时，压缩气体中的水蒸气很有 可能达到饱和并伴有水滴析出，这种气体显然无法满足 气体流量计的检定要求。为保证测量精度，系统必须增
表 1 正压法与负压法主要参数比较 Table 1 Main parameter comparison between positive
and negative pressure systems
参数 动力源
介质 工作压力 压力稳定性
不纯物
负压法 真空泵
大气 ≤0． 1 MPa
稳定 无或很低
正压法 空气压缩机
1365
体流量 标 准 装 置，其 结 构 仍 然 选 用 负 压 法。流 量 范 围 2 ～ 5 600 m3 / h，装置不确定度约为 0． 08%［4］。
而对于正压法，由 于 正 压 法 投 资 及 运 行 费 用 远 高 于 负压法，对气源的要求比较高，为了保证检定点的流量稳 定性，需要复杂的压力调节系统，达到满意的效果难度较 大［5］，制约了它的广泛使用。例如日本国家计量研究所， 使用正压法建立了一套小流量标准装置，质量流量范围 为 10 mg / min ～ 100 g / min。装置可用流量范围很小，对 于常规流量则无法保证压力稳定。但是由于多数流量仪 表工作压力高于当地大气压力，因此，正压法标准装置能 够更好地检定被检仪表； 并且由于被检表处压力可调，正 压法装置可用于研究气体压力和密度变化对流量仪表性 能的影响［6］。鉴于以上优点，正压法仍然有较高的研究 价值。
可切换压力源的音速喷嘴气体流量标准装置及其控制方法的制作方法
本技术属于气体流量技术领域，涉及一种可切换压力源的音速喷嘴气体流量标准装置及其控制方法。
解决了对压力要求高、多个压力测试点的流量计及常规大量程流量计不能在一套设备上进行校准的问题，装置主要包括音速喷嘴组、负压法检定管线、正压法检定管线、负压法动力源及正压法动力源；装置在默认状态下采用负压法，通过手动切换，可将同一套装置切换为正压法输出，装置切换方便，可实现对压力要求较高、多个压力点的流量计进行检定，检定精度高，范围宽。
技术要求1.一种可切换压力源的音速喷嘴气体流量标准装置，其特征在于：包括音速喷嘴组(6)、负压法检定管线、正压法检定管线、负压法动力源及正压法动力源；其中n为大于等于1的正整数；所述负压法检定管线为n路，并行设置在音速喷嘴组(6)的一端；所述音速喷嘴组(6)包括多组并联的喉径不同的音速喷嘴，还包括高压开关阀VH-01(22)与高压开关阀VH-02(23)，所述高压开关阀VH-01(22)与高压开关阀VH-02(23)分别设置在其中两组并联音速喷嘴的入口端及出口端，将音速喷嘴组分为第一段音速喷嘴组(61)及第二段音速喷嘴组(62)；将n路负压法检定管线定义为两类，其中的n-1路定义为第一类负压法检定管线，剩余的一路定义为第二类负压法检定管线；所述第一类负压法检定管线包括沿负压法管线设置在负压法管线上的管口消音器a(01)、压力变送器a(02)、温度变送器a(04)及开关阀VB-01(05)；压力变送器a(02)与温度变送器a(04)之间用于安装被检流量计；开关阀VB-01(05)与第一段音速喷嘴组(61)一端连接，第一段音速喷嘴组(61)的另一端通过管线连接到负压法动力源；负压法动力源包括依次连接的高压开关阀VH-04(7)、真空缓冲罐(8)、泵开关阀(9)和真空泵(10)；所述第二类负压法检定管线包括沿负压法管线设置在负压法管线上的管口消音器b(16)、开关阀VB-03(17)、压力变送器b(18)、温度变送器b(20)及开关阀VB-04(21)；压力变送器b(18)与温度变送器b(20)之间用于安装被检流量计；开关阀VB-04(21)与第二段音速喷嘴组(62)的一端连接，同时与高压开关阀VH-01(22)相连；所述正压法检定管线包括压力变送器c(24)、调压阀VB-05(25)、高压开关阀VH-03(28)及管线消音器c(29)；所述正压法动力源包括依次连接的贮气罐(26)与压缩机(27)；压力变送器c(24)的一端连接在开关阀VB-03(17)与压力变送器b(18)之间，压力变送器c(24)的另一端通过调压阀VB-05(25)与贮气罐(26)连接；高压开关阀VH-03(28)与管线消音器c(29)相连后连接至第二段音速喷嘴组(62)的另一端，且高压开关阀VH-03(28)同时与高压开关阀VH-02(23)。
作业二：音速喷嘴标准装置设计
qmax ln( 1) qmin n ln 2
6
音速喷嘴数量确定
qmax ＝19000 / 25 760 qmin ln(760 1) n 9.57 10 ln 2
2016/10/12 7
喷嘴喉部直径确定
P0 qm AC RT0
2 K 1
2016/10/12
1 2 m
8
喷嘴喉部直径初步确定
d1 0.02782 (25 / 3600) d 2 0.02782 (50 / 3600)
1 2 2 1
2.32mm 3.28mm
2 2
1
d 3 0.02782 (100 / 3600)
4.64mm 6.56mm 9.27mm 13.11mm
2016/10/12
2
设计技术指标(大作业)
• • • • • • • • • • 试验管道公称直径： DN＝25-300mm 流量范围： qm＝1-10000kg/h 滞止压力（绝对）： p＝0.1MPa 滞止温度：293K（干燥空气） 装置准确度± 0.5％ 负压法 流出系数C的不确定度 0.1% 采用温度、压力变送器测P0，T0 d的测量不确定度 0.05% 选型：对温度和压力变送器进行选型，确定量程及精度
2 2 2 1
d 4 0.02782 (200 / 3600) d 5 0.02782 (400 / 3600) d 6 0.02782 (800 / 3600)
1 1 1
2 2 1
d 7 0.02782 (1600 / 3600) d 8 0.02782 (3200 / 3600) d 9 0.02782 (6400 / 3600)
音速喷嘴气体流量标准装置说明书
目录一. 概述 (1)二. 功能特点 (1)三. 技术指标 (1)四. 装置的组成与工作原理 (1)五. 型号说明及选型 (2)六. 装置的安装 (2)七. 装置的操作…………………………………………………….…….2-7八. 使用注意事项 (7)九. 保养和故障排除……………………………………….…………….8-9十. 运输和储存 (9)十一. 装置的验收和检查 (9)音速喷嘴流量检定装置（以下简称为装置）是用精确度高一等级的标准器与被校验流量仪表串联的校验装置,让流体同时通过标准器和被检表,比较两者的示值以达到校验或标定的目的。
装置是并联了多只音速喷嘴来校验工业煤气表和其它气体流量仪表的装置。
可用于腰轮等容积式流量计和涡轮、涡街等速度式流量计的定检和周检。
装置溯源于中国计量院内最高标准。
二、功能特点1.无可动部件，标准表准确度高，可靠稳定。
2.检定全过程快捷、高效。
全自动化。
3.并联喷嘴组合，组成不同流量点。
4.具有很好的重复性。
5.不受喷嘴上游的流速分布的影响，因此上游不需要很严格的直管段要求。
6.设有自动工作方式和手动工作方式，以适应不同输出的被检流量要求。
7.检定周期长达5年。
8.软件功能强大、人机界面清晰、易用易操作。
9.系统设有流量计检定结果历史记录，可保存500组流量计检定记录。
10.建立了临界流喷嘴、温度变送器、压力变送器的检定结果数据库，提供计算机线性修正用。
三、技术指标3.1 使用条件环境温度：-5℃～+50℃相对湿度：5%～85%大气压力：86kPa ~ 106 kPa气源：洁净空气3.2 装置可检测通径DN25～DN400，如有特殊要求，可提供更大口径。
3.3 结构形式立式。
3.4 可测流量范围度1m3/h～5000m3/h（上限可选）3.5 准确度等级装置准确度优于0.5级。
3.6 重复性优于0.15%3.7 装置执行标准ISO9300国际标准、国家JJG643-94《标准表法流量标准装置检定规程》、企业标准。
全自动音速喷嘴标准装置设计方案
全自动音速喷嘴标准装置设计方案一、任务的提出流量仪表标准装置的水平在一定程度上体现了企业仪表的发展水平。
现有的大流量音速喷嘴标准装置因为流量小（最大2700m3/h）、操作不便、精度低，已经不能适应产品发展的要求。
因此确定设计一套“全自动音速喷嘴标准装置”，以满足生产和用户的需要。
二、任务的性质及主要技术要求音速喷嘴作为流量标准装置以其重复性好、精度高而得到广泛应用，而且音速喷嘴的应用技术非常成熟，在国际上是公认的。
目前国内和国际上一部分大型标准装置采用的都是音速喷嘴。
主要技术要求：1.被校表口径范围：DN20～DN3002.被校表流量范围：（1.2～6500）m3/h3.校验用介质：空气4.要求系统精度：0.25或0.5级5.自动化水平：全自动三、设计的依据及设计方案1.设计依据1）余姚仪表厂可提供高精度音速喷嘴2）中国计量院可进行标定并出具权威性检定证书3）音速喷嘴的临界条件：P2/P1（背压比）≤0.5284）本任务书的技术要求2.设计方案的选择根据我厂实际情况和校验的准确性、连续性、快捷性的要求，拟采用音速喷嘴法和标准表法相结合。
所谓音速喷嘴法和标准表法相结合即在通常情况下采用标准表对出厂流量计进行校验，再定期用音速喷嘴校验标准表，以保证标准表的准确度及标准的正确溯源；在大流量、小流量、高精度时直接用音速喷嘴校验。
也就是音速喷嘴即可作为传递标准校验标准表，也可以直接校验出厂流量计。
同时用标准表发也弥补了音速喷嘴不能连续校验的不足，又可以提高测量速度。
在设计过程中考虑到贸易计量对仪表精度要求较高，一般为1或1.5级，所以音速喷嘴的系统精度为0.5级，直接用音速喷嘴校验出厂仪表最高精度为1级，完全可以满足贸易计量的需要。
在设计中对音速喷嘴的安装及校验工作台留有裕度，以便于当量程和口径扩展时，可以改进。
并且只要严格控制音速喷嘴及温压传感器的精度，还可以继续提高系统精度，以备后用。
3.功能简述此系统除了精度和测量范围能够满足要求外，能够标定标况体积流量、工况体积流量和质量流量，能够适应企业产品多功能、多样化的需要。
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（ 1）
槡（ R / M） T0
式中： qm 为质量流量（ kg / s） ，A* 为喉部内截面积（ m2 ） ，
C 为流出系数，C* 为临界流函数，P0 为滞止压力（ Pa） ，
T0 为滞止温度（ K） ，R 为通用气体常数，M 为摩尔质量
（ kg / mol） 。
多支音速喷嘴并联组合实际质量流量计算公式：
与喷嘴上游滞止压力以及滞止温度相关。为了保证测量
精度，系统气源必须能够提供实验所需的稳定压力及流 量。表 1 为正压法与负压法主要参数比较。其中负压法 气源为大气 压，压 力 稳 定，无 需 附 加 设 计［12］。 而 正 压 法 一般采用空压机来作为气源，压力的稳定需重点关注，压 力的稳定性直接影响整个装置的运行。
置立体效果图。
图 3 本装置净化系统 Fig． 3 The purification system of the standard device
压缩空气首先经过后置冷却器（ 水冷型） 除去大量 的水分，并将气体温度降到 45 ℃ 以下，以便后续干燥过 滤设备能够正常高效地运行； 然后进入高效除油器除去 大量液态水和油； 再然后进入冷干机（ 风冷型） 进行冷冻 降温，将气态的水和油雾冷却成液态并通过内置过滤器 排出，压力露点可达 2 ～ 10 ℃ ； 最后再依次进入 T 级精密 过滤器（ 过滤精度 1 μm，残留油分 11 mg / L） 、吸附式干 燥机（ 吸附干燥，露点在 － 65 ℃ 左右） 以及 A 级精密过滤 器（ 过滤精度 0． 01 μm，残留油分 0． 011 mg / L） 。经过净
收稿日期： 2011-09 Received Date： 2011-09 * 基金项目： 国家自然科学基金（ 61072101 ） 、新世纪优秀人才支持计划（ NCET-10-0621） 、天津市自然科学基金（ 09JCYBJC02000 ） 资助项目
第6 期
王 超 等： 正压法音速喷嘴标准装置气源系统设计
临界压力比。当节流压力比等于临界压力比时，喷嘴喉
部流速将达到最大流速，即临界音速。此时，若 P0 不变， 再减小 P1 ，流速（ 音速） 将保持不变，即流速不再受下游 压力的影响。对于喷嘴，空气的临界压力比为 0． 528，而
对于文丘里喷嘴其临界压力比最高可达到 0． 9。
此时，喷嘴瞬时质量流量：
qm = A* CC* P0
净化系统结构图如图 3 所示。其中后置冷却器（ 水 冷型） 、高效除油器、吸干机以及精密过滤器均采用双通 道设计，可以减少压力损失，并增加运行可靠性。
化处理的压缩空气即可达到 － 65 ℃ 左右的压力露点，可 以满足实验用气要求。
4 气源稳压系统设计与参数搜索
4． 1 稳压系统基本组成 气源稳压系统结构如图 4 所示，图 5 为整个标准装
Abstract： In order to improve the presure and flow rate stability of the sonic nozzle gas flow standard device based on positive pressure method，an air source system consisting of purification system and stable pressure system is presented． The after-cooler，degreaser，accurate filter，refrigeration drier and absorbing type desiccators are included in the purification system． Through reasonably choosing the parameters of the purification system，the dew point of the compressed air could reach － 65 ℃ ． Gasholders and self-operated pressure regulating valves are used in the stable pressure system． The stabilities of pressure and flow-rate are analyzed and evaluated with the parameters of the air source system． Experiment was carried out to verify the design． Experiment results show that the uncertainty of the pressure is within 0． 2% and the stability of the flow-rate is within 0． 03% ，which satisfies the design goal． Key words： sonic nozzle； positive pressure method； air source； purification system； stable pressure system
压缩气体 ＞ 0． 1 MPa 难以稳定 水分、油污、尘粒
2 正法气源系统总体设计
2． 1 正压气源设计重要性 音速喷嘴常采用的结构如图 1 所示。其中，P0 为音
速喷嘴入口滞止压力（ 总压） ，P1 为音速喷嘴的出口静 压，P1 / P0 为节流压力比［7-8］。
另外，由于经过空压机压缩的气体还有大量的水滴、 油污、固体颗粒，这种气体无法满足气体流量计的检定要 求，因此还需要在空压机后增加干燥、过滤、除油等措施。 这些都是负压法设计所没有的。
1引 言
采用音速 喷 嘴 作 为 气 体 流 量 标 准 装 置 具 有 结 构 简 单、性能稳定、无可动部件、维护方便和准确度等级高等 特点。其作为流量计量标准既可以在线标定亦可以离线 标定和校准各种气体流量计，在国内外均得到广泛关注 与应用［1］。
音速喷嘴法气体流量标准装置的气源设置有正压法 和负压法 2 种。其中，负压法的建立相对简单，技术也较 成熟。澳大利亚维多利亚天然气燃料公司利用多支文丘 里喷嘴作为标准流量来对常规流量表进行精确的标定实 验，实验在常压下进行，通过真空泵抽气形成恒温恒压临 界流［2］。澳大利亚国家度量衡标准实验室同样采用负压 法，通过音 速 喷 嘴 组 产 生 小 流 量 来 校 准 气 体 流 量 计［3］。 德国 PTB 研究院利用 16 支音速喷嘴建立了一套次级气
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体流量 标 准 装 置，其 结 构 仍 然 选 用 负 压 法。流 量 范 围 2 ～ 5 600 m3 / h，装置不确定度约为 0． 08%［4］。
而对于正压法，由 于 正 压 法 投 资 及 运 行 费 用 远 高 于 负压法，对气源的要求比较高，为了保证检定点的流量稳 定性，需要复杂的压力调节系统，达到满意的效果难度较 大［5］，制约了它的广泛使用。例如日本国家计量研究所， 使用正压法建立了一套小流量标准装置，质量流量范围 为 10 mg / min ～ 100 g / min。装置可用流量范围很小，对 于常规流量则无法保证压力稳定。但是由于多数流量仪 表工作压力高于当地大气压力，因此，正压法标准装置能 够更好地检定被检仪表； 并且由于被检表处压力可调，正 压法装置可用于研究气体压力和密度变化对流量仪表性 能的影响［6］。鉴于以上优点，正压法仍然有较高的研究 价值。
1） 气源及压缩气体净化系统又包括气源装置、压缩 空气的净化装置；
2） 气源稳压系统包括： 自力式调压阀、稳压罐。
3 气源净化系统设计
气体经空压机压缩后，体积减少，水蒸气的绝对湿度 会相应增加。当压缩气体进入储气罐后，随着温度下降， 饱和分压力也会下降。此时，压缩气体中的水蒸气很有 可能达到饱和并伴有水滴析出，这种气体显然无法满足 气体流量计的检定要求。为保证测量精度，系统必须增
第 33 卷 第 6 期 2012 年 6 月
仪器仪表学报
Chinese Journal of Scientific Instrument
Vol. 33 No. 6 Jun． 2012
正压法音速喷嘴标准装置气源系统设计*
王 பைடு நூலகம்，丁红兵，刘 琴
（ 天津大学电气与自动化工程学院 天津市过程检测与控制重点实验室 天津 300072）
Design of the gas source system for sonic nozzle gas flow standard device based on positive pressure method
Wang Chao，Ding Hongbing，Liu Qin
（ Tianjin Key Laboratory of Process Measurement and Control，School of Electrical Engineering and Automation， Tianjin University，Tianjin 300072，China）