一、实验装置

本文选用沈阳计量测试院细河院区静态质量法水流量标准装置进行实流实验，实验管径为100mm。静态质量法水流量标准装置的口径范围为DN50~DN300，可测流量范围为（7~1200）m3/h，标准装置的相对扩展不确定度 Urel=0.05%（k=2）。选用DN100 毕托巴流量计进行传感器安装位置的研究。

本实验利用质量法对毕托巴流量计进行检定，水泵连续将水池里的水送入高位水塔，水塔通过溢流来保持水压恒定。实验时，水从水塔的下水管依次流过被检表毕托巴流量计、称重系统，非常后回到水池。实验利用计算机对毕托巴流量计的输出信号进行实时采集与处理。本实验中，毕托巴传感器的安装位置分别选取管道直径的 1/8、1/4 和 1/2 处。实验管道的前直管段长度为 30D，后直管段长度为 10D，实流实验的流量点（单位：m3/h）设置为 25、45、60、90、135 和 180。

二、实流实验

1. 实验结果的评价指标

毕托巴流量计的工作原理：将毕托巴传感器插入管道中，总压孔正对流体的来流方向，静压孔正对流体的去流方向，用差压变送器测量总压与静压之差，再根据伯努利方程计算流体的流量。基于测量原理，根据 JJG640-2016《差压式流量计检定规程》，确定了实流实验结果的评价指标，其中包括流量系数、线性误差和重复性。对于圆形管道，毕托巴流量计的流量系数计算公式为

式中：qv——体积流量，m3/h；ρ——水的密度，kg/m3；Δp——测得差压值，kPa；D——管道内径，mm。

设第 i 检定点第 j 次检定的流量系数为 α ij，则第 i 检定点的流量系数α i 为 n（n ≥ 3）次检定流量系数，即

流量计的流量系数为

流量系数反映的是一次装置本身的特性，其大小和线性与一次装置的形状、几何尺寸、工艺条件、使用管径等因素有关。对毕托巴流量计而言，必须确定其流量系数。

流量计的相对示值误差 E 为

各流量点的重复性为

流量计的重复性 Er 为流量计各流量点重复性中的非常大值，即

通过标定流量系数的方法，进行毕托巴流量计传感器安装位置的实流实验。差压变送器的输出 I 为 （4~20）mA，对应的差压范围 Δp 为 0~50kPa，则有

根据式（1）~ 式（7）可计算出流量计的流量系数、相对示值误差以及重复性。

2. 数据处理结果与分析

三种安装位置下，流量系数和重复性随标准流量变化的情况如图 1 和图 2 所示，实验数据具有以下特征：

（1）传感器在 1/8 和 1/4 时，随着流量的增加，流量系数的变化较为平稳，即线性较好；传感器在1/2 时，随着流量的增加，流量系数的曲线变化较大，即线性相对较差。分析这一现象的原因，估计是传感器在 1/2 时，流态分布随流量变化较大所造成的。

（2）取流量量程比为 7∶1，传感器在 1/8 时，流量系数的相对示值误差为 0.89%；传感器在 1/4 时，相对示值误差为 2.11%；传感器在 1/2 时，相对示值误差非常大，可达 4.84%。在流量系数线性不理想的情况下，可在流量显示仪表中对其进行修正，以扩大毕托巴流量计的流量范围，提高准确度等级。

（3）取流量量程比为 3∶1，传感器在 1/8 时，相对示值误差为 0.10%；传感器在 1/4 时，相对示值误差为 0.43%；传感器在 1/2 时，相对示值误差为2.39%。在对量程比要求不高的情况下，可通过缩小流量使用范围，提高准确度等级。

（4）毕托巴传感器的三种安装位置重复性都小于 0.2%，相比之下，传感器在 1/2 时整体的重复性非常好。

三、安装使用建议

表 1 给出了毕托巴传感器不同安装位置的实验数据。对于 DN100 毕托巴流量计，在不进行线性修正的情况下，传感器安装在 1/8 处，可以获得更小的线性误差；传感器安装在 1/2 处，流量计的重复性非常好，可通过具有分段修正功能的智能流量积算仪进行线性修正，从而提高准确度等级。

四、结束语

本文通过实流实验定量研究了 DN100 毕托巴流量计传感器的 3 种安装位置对其测量性能的影响。实流实验的流量范围为（25 ～ 180）m3/h，以流量系数、相对示值误差和重复性作为评价指标，非常终得出DN100 毕托巴流量计传感器在 1/8 安装位置下线性非常好；传感器在 1/2 安装位置下重复性较好，此时可通过在流量显示仪表中进行修正来提高其准确度等级。

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