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 流量技术论文
流量测量工具软件的开发与应用 周国祥 100083    北京博思达新世纪测控技术有限公司
 
(摘要):本文从贯彻、执行流量测量有关标准及规程出发,论述了开发、应用流量测量工具软件的必要性,并介绍了目前国内开发的几个流量测量工具软件。
(关键词):流量测量,标准,检定规程,工具软件。
概述
众所周知,流量测量与流量变送器、被测流体的物性、工作温度、工作压力紧密相关,呈现出复杂的函数关系,这给流量仪表的设计、检验、应用带来很大困难,以目前广泛应用的节流式流量计为例,每一台流量计节流件的开孔径都必须计算,而这计算是很繁琐的,用户对使用的流量计的检定因涉及复杂的计算也倍感困难,所以,国家标准《GB/T2624-93 流量测量节流装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》虽已发布多年,但贯彻情况并不理想。
随着电子技术的发展,特别是计算机进入流量测量领域,很多复杂的、看似难以解决的问题就变得很简单了。同样以计算节流件的开孔径为例,一个经验丰富的技术人员计算一块孔板需半天以上,但用计算机计算只需12分钟。
进入21世纪来,流量计算机的应用有了很大发展,它以高的运算速度、大的存储容量、强的运算功能和具有通信能力而受到普遍欢迎,它按标准要求实时计算流体密度、流出系数、可膨胀系数等测量流量必须的参数,其准确度很高。流量测量的标准在不断完善,同时也具有了完成标准要求的技术手段,所以修改旧的二次仪表检定规程或制订新的检定规程就是必须的了。
2005年9月5日国家质量监督检验检疫总局发布了中华人民共和国计量检定规程《JJG1003-2005
流量积算仪》。《JJG1003-2005》检定规程的一个重要特点是把流量积算仪表与流量变送器、被测流体紧密结合在一起,检定的理论值完全按有关国家标准给出的数学模型计算得到。如无相应软件支持,检定规程是无法实施的。因此,流量积算仪检定软件就应运而生。
下面介绍几个常用的流量测量工具软件。
1
.《LG-94-01 WIN版 流量测量节流装置设计计算及管理软件》。
该软件完全符合《GB/T2624-93流量测量节流装置   用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》,该软件的推出对我国节流装置设计计算特别是现场仪表的管理发挥了不可或缺的作用。
2
.《TRQ-01WIN版 天然气流量测量标准孔板设计及管理软件》
软件在标准孔板的设计上符合《GB/T2624-93》,在天然气的物性值(粘度、
等熵指数、超压缩因子)的计算符合《SY/T6143-1996 天然气流量的标准孔板计量方法》
3
.《LG-ISO5167-01 WIN版 流量测量节流装置设计计算及管理软件(国际标准版)》
2003
年国际标准化组织发布了新的标准《ISO51672003E) 用安装在充满流体的圆形截面管道中的差压装置测量流量》。新标准在孔板的流出系数、可膨胀系数的计算及直管段的要求上有很大变化,鉴于我国相应的国家标准还未修改。《LG-ISO5167-01 WIN版 流量测量节流装置设计计算及管理软件(国际标准版)》的开发将满足流量测量技术发展和与国际接轨的需要。
4
.《TRQ-ISO5167-01 WIN版天然气流量测量标准孔板设计及管理软件(国际标准版)》
2004
年国家发展和改革委员会发布了《SY/T6143-2004 用标准孔板流量计测量天然气流量》,该标准非等效采用《ISO51672003(E)》,在压缩因子的计算上针对不同的用户分别采用《AGA NX19》、《GB/T17747.1.2.3-1999 天然气压缩因子计算》。新标准与《SY/T6143-1996》相比有了很大变化。该软件的开发为新的天然气流量测量标准的顺利实施创造了有利条件,使天然气的流量(能量)贸易计量更为科学、准确、便捷。
5.
MQ-ISO5167-01WIN版城镇人工煤气流量测量标准孔板设计及管理软件(国际标准版)》
   
该软件的流出系数及可膨胀系数符合《ISO51672003E)》,流体的物性值(密度、压缩系数、粘度、等熵指数、湿度)及不同状态流量的换算,完全按《GB/T18215-2000城镇人工煤气主管道流量测量 第一部分:采用标准孔板节流装置的方法》的要求计算。
6
.《FIMJ-01-WIN版流量积算仪检定软件》
2005年9月5日国家质量监督检验检疫总局发布了中华人民共和国计量检定规程《JJG1003-2005
流量积算仪》。贯彻检定规程,将改变目前我国流量积算仪表无据可依的混乱状态,使我国流量积算仪表的研究、设计、生产、使用进入一个新的、科学的、规范的阶段。对流量测量的量值统一、解决能源计量贸易纠纷、提高企业乃至全社会能源计量管理水平具有重要意义。
JJG1003-2005》检定规程的一个重要特点是把流量积算仪表与流量变送器、被测流体紧密结合在一起,检定的理论值完全按有关国家标准给出的数学模型计算得到。以测量天然气为例,既可按《SY/T6143-1996》标准检定,也可按《SY/T6143-2004》标准检定,按《SY/T6143-2004》标准检定时,压缩因子的计算既可按AGA NX19标准,也可按《GB/T17747.2.3-1999》标准计算。
由于涉及的流量变送器种类、被测流体的类型较多,计算公式各异且相当复杂,因此,迫切需要一套完整体现规程内容的检定软件,从而使流量积算仪表的检定方便、快捷、准确、公正。为此,中国计量科学研究院和北京博思达新世纪测控技术有限公司联合开发了《FIMJ-01-WIN版流量积算仪检定软件》以满足用户对流量积算仪(含流量计算机、DCSPLC数据采集系统等)型式检定、出厂检定、周期检定以至在线仪表进行现场检定的需要。
6.1
流量计算公式完全符合相应的标准  
﹒当一次仪表为标准节流件时,其流量计算符合《GB/T2624-93 流量测量节流
装置 用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管的流体流量》标准。或符合《ISO51672003E) 用安装在充满流体的圆形截面管道中的差压装置
测量流量》标准。
﹒当一次仪表为非标准节流件、其它差压仪表、脉冲输出型仪表、电流输出型仪表时,软件对实流标定数据进行处理,给出流量理论值。
﹒当被测流体为水和水蒸汽时,流体的密度、粘度的计算符合《工业用1967IFC公式》。
﹒当被测流体为天然气时,流量计算既可选择按《SY/T6143-1996 天然气流量的标准孔板计量方法》标准计算,也可按《SY/T6143-2004 用标准孔板流量计测量天然气流量》标准计算,当按SY/T6143-2004计算时,天然气的压缩因子既可按《AGA NX-19》计算,也可按《GB/T17747.2-1999 天然气压缩因子的计算第2部分:用摩尔组成进行计算》,还可按《GB/T17747.3-1999 天然气压缩因子的计算 第3部分:用物性值进行计算》,以满足不同用户的要求。
﹒当被测流体为人工煤气时,流量计算符合《GB/T18215-2000 城镇人工煤气主管道流量测量第1部分:采用标准孔板节流装置的方法》标准。
·
当流体为通用气体(如空气、氮气、氧气、一氧化碳……)时,按目前最通用也具权威性的理想气体状态方程进行计算并按R-K公式作压缩系数修正。
·
软件可检定积算仪表在不同差压、压力、温度下流量测量误差。
·
软件可检定积算仪表的积算误差、电流输出误差。
·
软件可检定积算仪表输入差压、压力、温度的转换误差。
6.2
软件为汉字界面,参数定义明确,量纲清楚。
7
.《TRQQZ-01WIN版天然气气质数据计算软件》
天然气在我国的广泛应用,不少城市不仅民用、商用而且工业也广泛应用天然气,天然气的经营管理者需要了解天然气的质量,因而要求计算天然气的一些物性参数如高位发热量、密度、相对密度、压缩因子、沃泊指数等,《TRQQZ-01WIN版天然气气值数据软件》的开发将能满足这一类用户群的需要。
7.1
遵循标准:GB/T17747.2-1999GB/T17747.3-1999AGANX-19
GB/T11062-1998
·
当选按”AGA NX-19”计算时,32种组份供选择
·
当选按”GB/T17747-1999”计算时,既可选按输入组份计算,可输入符合标准要求的21种组份,也可按输入物性值计算,有ABCD四种可供选择。
7.2
参比条件:以下参比条件,任选一项
0
0
0
0
0
0
7.3
计算结果:
·
工况条件下参数
工作温度0
工作压力0
流体粘度0
等熵指数0
摩尔密度0
压缩因子0
工况密度0
·
参比条件下参数
摩尔密度0
压缩因子0
密度0
超压缩因子0
真实气体相对密度00
真实气体高位摩尔发热量0
真实气体低位摩尔发热量0
真实气体高位质量发热量000
真实气体低位质量发热量0
真实气体高位体积发热量0
真实气体低位体积发热量00
沃泊指数W
8.
V形内椎流量计计算软件》
   V
形内锥流量计是一种型的节流式流量计,由于其独特的优势,在国内发展很快,但由于它是非标节流件,按标准规定需要逐台实流检定,求出流出系数,用户在使用时,选择变送器量程及现场检验,都需要进行复杂的计算,很不方便,《V形内椎流量计计算软件》很好地解决了这一问题,它可以对标定数据处理,求出流出系数及可膨胀系数,还可用于选择差压变送器及现场仪表校验。
结束语
长期以来,我国流量积算仪表技术处于比较落后状态,只能进行简单的计算,不能反应流量测量真实的物理过程,因此难以达到流量量值的统一。从上世纪九十年代开始,计算机进入流量测量领域,使流量测量面貌焕然一新,许多企业纷纷开发出以单片机为核心的智能仪表,甚至是完全满足标准计算要求的流量计算机;也有一些企业致力于流量测量工具软件的开发与应用,有了这些工具软件,对流量测量的研究、流量仪表的开发、生产、检定、现场校验以及管理带来方便,同时也为流量量值的统一创造了条件。总之,计算机技术应用于流量测量领域,将大大推动流量测量的技术进步,适时的开发、推广、应用流量测量的工具软件,对于提高我国流量测量的整体水平具有重要意义。
周国祥,男,高级工程师,1965年毕业于清华大学精密仪器系陀螺专业。
技术专长:流量测量技术及仪表的研究
     1965-1976
年:在国防科委20训练基地从事科研工作
     1977-2000
年:在北京公用事业科研所从事流量仪表的研究,任自动化室主任、副所长。
     2001-
现在:北京博思达新世纪测控技术有限公司从事数学模型及算法研究。
    
多年从事科研及科研组织工作,多次主持省、市级科研项目,其中82LS系列涡街流量计,83RJ型热量计获得北京市科技进步二等奖
   
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