氣體羅茨流量計(jì)儀表系數(shù)的穩(wěn)定性是衡量其計(jì)量性能的重要指標(biāo)之一。針對(duì)一臺(tái)氣體羅茨流量計(jì)在一段時(shí)期內(nèi)重復(fù)測量，得到 8 次測量數(shù)據(jù)，分析其儀表系數(shù)變化情況并定量研究其穩(wěn)定性，結(jié)果顯示氣體羅茨流量計(jì)儀表系數(shù)的穩(wěn)定性較好，符合其計(jì)量性能的要求。

在氣體流量計(jì)量中，氣體羅茨流量計(jì)是比較成熟的儀表，具有準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好等特點(diǎn)，在石油化工等工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。但是，對(duì)氣體羅茨流量計(jì)儀表系數(shù)的穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)研究卻比較少。由于氣體羅茨流量計(jì)屬于容積式流量計(jì)，在正常的使用過程中，會(huì)由于可動(dòng)部件磨損、介質(zhì)雜質(zhì)、管道振動(dòng)等因素造成計(jì)量失準(zhǔn) 。研究其穩(wěn)定性，在一段時(shí)期內(nèi)進(jìn)行重復(fù)測量，觀察在不同安裝條件、不同環(huán)境因素等情況下儀表系數(shù)的變化情況，有利于對(duì)氣體羅茨流量計(jì)的穩(wěn)定性進(jìn)行定量描述，進(jìn)而衡量其計(jì)量性能。

1.實(shí)驗(yàn)方案

選擇一臺(tái)氣體羅茨流量計(jì)，參數(shù)如表 1 所示。

采用脈沖輸出的方法，測量設(shè)定流量點(diǎn)的儀表系數(shù)。。每個(gè)流量點(diǎn)重復(fù)實(shí)驗(yàn) 6次，每次實(shí)驗(yàn)時(shí)間60 s，取算術(shù)平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

采用的標(biāo)準(zhǔn)裝置是臨界流文丘里音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置，測量范圍 0 ～ 15 000 m3 / h，擴(kuò)展不確定度 U =0. 25% ( k =2) ，是新疆計(jì)量測試研究院的省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)裝置。

實(shí)驗(yàn)過程共持續(xù) 1 個(gè)月，完成 8 次試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中沒有出現(xiàn)碰撞、跌落、堵塞等意外情況，所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效。

流量計(jì)穩(wěn)定性的計(jì)算公式為:

式中: σ 為流量計(jì)的穩(wěn)定性; xmax 、xmin 分別為 8 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中儀表系數(shù)的***大值、***小值; x為 8 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中儀表系數(shù)的平均值。

2.數(shù)據(jù)分析

依據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，8 次試驗(yàn)得到各流量點(diǎn)儀表系數(shù)如表 2 所示。

2. 1 儀表系數(shù)整體變化分析

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到流量計(jì)各流量點(diǎn)儀表系數(shù)折線圖，如圖 1 所示。可以看出，三個(gè)流量點(diǎn)的儀表系數(shù)整體的變化趨勢相同，第二次試驗(yàn)的儀表系數(shù)整體增大，第三次試驗(yàn)的儀表系數(shù)卻整體下降，而之前和之后的儀表系數(shù)基本保持一致，排除意外情況導(dǎo)致流量計(jì)損壞的情況，說明數(shù)據(jù)是有效的。三個(gè)流量點(diǎn)的儀表系數(shù)平均值分別為 1 413. 96、1 416. 19、1 419. 20 m － 3 ，差值基本相同，說明流量計(jì)的儀表系數(shù)與流量點(diǎn)的線性關(guān)系較好。

同時(shí)可以看出，氣體羅茨流量計(jì)的儀表系數(shù)隨著流量點(diǎn)的增大而增大，這也是流量計(jì)的儀表系數(shù)的變化特征。

2. 2  儀表系數(shù)穩(wěn)定性分析

依據(jù)表 2 數(shù)據(jù)，由式 ( 1)  計(jì)算得到流量計(jì)各流量點(diǎn)的穩(wěn)定性數(shù)據(jù)，從小到大的三個(gè)流量點(diǎn)分別為 1. 06% 、1. 01% 和 0. 60% 。三個(gè)值均小于流量計(jì)***大允許誤差 ± 1. 5% ，說明流量計(jì)整體穩(wěn)定性合格。

同時(shí)，流量計(jì)各流量點(diǎn)儀表系數(shù)的穩(wěn)定性表現(xiàn)出隨著流量點(diǎn)的增大而逐漸減小，說明了氣體羅茨流量計(jì)在量程范圍內(nèi)其瞬時(shí)流量越大，穩(wěn)定性越好。這有利于對(duì)流量計(jì)的正確使用和選型提供有益的參考 。

3.結(jié)論

通過 1 個(gè)月的實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)分析，研究得到氣體羅茨流量計(jì)儀表系數(shù)的穩(wěn)定性結(jié)論如下:

( 1)  流量計(jì)各流量點(diǎn)的儀表系數(shù)整體變化趨勢相同，說明流量計(jì)的儀表系數(shù)與流量點(diǎn)的線性關(guān)系較好。

( 2)  流量計(jì)各流量點(diǎn)的穩(wěn)定性均小于流量計(jì)的***大允許誤差，處于合格范圍，說明流量計(jì)的穩(wěn)定性滿足其計(jì)量性能的要求。

( 3)  流量計(jì)儀表系數(shù)的穩(wěn)定性隨著流量點(diǎn)的增大而逐漸提高，說明在使用過程中盡可能采用較大的流量點(diǎn)計(jì)量。

氣體羅茨流量計(jì)儀表系數(shù)的穩(wěn)定性是衡量其計(jì)量性能的重要指標(biāo)之一，本文基于一臺(tái)流量計(jì)的 8 次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)定量分析其穩(wěn)定性，得到滿意的結(jié)果。但限于時(shí)間和成本的因素，沒有進(jìn)行更多氣體羅茨流量計(jì)和更長時(shí)期的持續(xù)性實(shí)驗(yàn)。

為了彌補(bǔ)和完善這一研究內(nèi)容，在后續(xù)工作中應(yīng)盡可能選擇不同口徑、不同型號(hào)、不同準(zhǔn)確度等級(jí)的氣體羅茨流量計(jì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并盡可能延長實(shí)驗(yàn)周期和增加實(shí)驗(yàn)次數(shù)，以期得到更多的數(shù)據(jù)，更好地研究和分析儀表系數(shù)的穩(wěn)定性。