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| 標準孔板e值的間接測量方法 |
| 關鍵字：標準孔板,,,,,,,,,,, |
| 根據GB/T2624.2-2006第5.1.6.1項：“若孔板的厚度E超過節流孔厚度e，孔板的下游側應切成斜角，斜角表面應精加工”。此時，節流孔的上游側端面與節流孔的軸線是垂直的，但下游側的端面是一錐面，不與孔的軸線相垂直，這樣一來，就無法使用常規計量器具直接測量e值。因此，本文主要介紹節流孔厚度e值的一種間接測量方法。
流量測量節流裝置是差壓式流量計的一個重要組成部分，一般包括節流件、取壓裝置和前后測量管等。節流件主要有孔板、噴嘴和文丘里管等。可以根據GB/T2624.2-2006/ISO5167-2：2003《用安裝在圓形截面管道中的差壓裝置測量滿管流體流量第二部分：孔板》提供的數據和要求進行設計、制造、安裝和使用的節流件作為標準節流件，如標準孔板、標準噴嘴和標準文丘利管等。其中，各種型式的標準孔板的幾何形狀都是相似的，其軸向平面橫截面如圖1所示。
針對圖1中的幾何參數，根據GB/T2624.2-2006和JJG640-1994《差壓式流量計》檢定規程，基本都有明確的技術要求和檢驗方法，大部分也都可以較容易地測得。但根據GB/T2624.2-2006第5.1.6.1項：“若孔板的厚度E超過節流孔厚度e，孔板的下游側應切成斜角，斜角表面應精加工”。此時，節流孔的上游側端面與節流孔的軸線是垂直的，但下游側的端面是一錐面，不與孔的軸線相垂直，這樣一來，就無法使用常規計量器具直接測量e值。根據JJG640-1994第19.4條所述，檢驗e值所用主要儀器是工具顯微鏡（模壓法）或e值測量儀。但據了解，e值測量儀沒有合適成品供選擇，而采用模壓法進行測量時，在模壓器的制作、安裝以及模壓操作時的位置和操作方法等方面都有較高的要求，一般情況下較難掌握。因此，本文主要介紹節流孔厚度e值的一種間接測量方法。
圖1 標準孔板軸向平面橫截面
一、數學模型
該方法的具體數學模型是：e=E-h·cotα，如圖2所示。
式中：e——所要測的節流孔厚度值；E——節流孔板的厚度值；h——下游側斜面的徑向寬度；α——斜面的斜角。
圖2 數學模型原理
其中，E值可以使用千分尺或壁厚千分尺方便測得；α可以用萬能角度尺方便測得。關鍵是h的測量，根據GB/T2624.2-2006第5.1.6.1項要求，“斜角表明應精加工”，而且根據GB/T2624.2-2006第5.1.7.4項要求，對于H和I也僅允許有一條刻痕等小缺陷，因此，可以使用工具顯微鏡采用反射光照明，較理想地測得h的值，而且這種測量方法也是利用工具顯微鏡測量工件時的一種常用方法，相對來說，比較容易掌握。這樣，就能很好地解決e值的測量問題了。
二、測量方法不確定度的評定
以上游管道內徑D為508mm為例，根據相關要求，設計標準孔板E為（16.00±0.20）mm，e為（6.00±0.20）mm，α為45°±1°。分別對E、h和α進行10次測量，測得值如表1所示。
于是各分量的傳播系數：
（1）測量E值引入的標準不確定度分量uE
①E值測量重復性引入的標準不確定度分量uE1，由統計方法獲得。
根據表1中的數據，由貝塞爾公式得：
②壁厚千分尺示值誤差引入的標準不確定度分量uE2
根據JJG21-1995《外徑千分尺》檢定規程，壁厚千分尺示值誤差為±4μm，設均勻分布，于是有?0.0023mm。
（2）測量h值引入的標準不確定度分量uh
①h值測量重復性引入的標準不確定度分量uh1，由統計方法獲得。
根據表1中的數據，由貝塞爾公式得：
②工具顯微鏡示值誤差引入的標準不確定度分量uh2
根據JJG56-2000《工具顯微鏡》檢定規程，工具顯微鏡示值誤差為（1+L/100）μm，當測量范圍較小時，可認為引入的誤差約等于1μm，設均勻分布，有0.0006mm。
（3）測量α值引入的標準不確定度分量uα
①測量重復性引入的標準不確定度分量uα1，由統計方法獲得。
根據表1中的數據，由貝塞爾公式得：
②萬能角度尺示值誤差引入的標準不確定度分量uα2
根據JJG33-2002《萬能角度尺》檢定規程，萬能角度尺示值誤差為±2'，設均勻分布，于是有各標準不確定度分量具體數據如表2所示。
表2 各標準不確定度分量數據
因各項標準不確定度互不相關，故可合成為
取置信因子k=2，擴展不確定度U=k·uc=2×0.0296≈0.060mm，小于e值允許誤差的1/3，可以滿足檢驗e值的要求。
三、結論
上述實例驗證了該方法能較好地完成對節流件標準孔板e值的測量。 |
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