空壓機排氣量測量結(jié)果的不確定度分析

　　隨著傳感器技術(shù)及計算機數(shù)據(jù)采集技術(shù)的普及，越來越多的空壓機生產(chǎn)企業(yè)對空壓機排氣量測量裝置都進(jìn)行了升級改造。采用電測傳感器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的玻璃水銀溫度計、u型管及指針式壓力(pressure)表，采用計算機通信技術(shù)自動采集數(shù)據(jù)替代（用一物質(zhì)代替另一物質(zhì)（多為強者取代弱者的地位))傳統(tǒng)的人工讀取方式，不僅可以大幅度提高測試設(shè)備的自動化水平，提高排氣量測量的準(zhǔn)確性，又便于企業(yè)進(jìn)行質(zhì)量追蹤管理，提升行業(yè)(industry)競爭(competition)力自空壓機又稱能源效率標(biāo)識管理辦法(methods)發(fā)布后，排氣量測量結(jié)果的準(zhǔn)確性對生產(chǎn)企業(yè)來說更是至關(guān)重要。本文從一般空氣動力用空壓機排氣量測試系統(tǒng)組成出發(fā)，對影響測量結(jié)果的因素進(jìn)行誤差綜合，以確定總的測量不確定度，找出影響的主要因素并提出解決方法(method)。
　　2準(zhǔn)確度測量(cè liáng)的評價方法根據(jù)誤差傳遞理論可知，間接測量F的絕對誤差與各直接測量參數(shù)不（i的絕對誤差4不的關(guān)系為叫2+……+（）2⑴而相對誤差則為f=V（最爭W最爭卜叫是爭3排氣(Exhaust)量測量的影響因素(factor)根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3853-1998，采用節(jié)流噴嘴進(jìn)行空壓機排氣量測量時，當(dāng)吸氣壓力等于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r，未計及冷凝水（condensate water）的空壓機容積(Capacity)流量可以表示為使用維護(hù)修理s――氣體膨脹(inflate)系數(shù)C――噴嘴系數(shù)d――噴嘴喉部直徑T0――吸氣溫度（temperature)H噴嘴前后壓差ph實驗處大氣壓力T，――噴嘴上游氣體溫度根據(jù)誤差合成公式，排氣量的不確定度（對被測量值的不能肯定的程度）即均方相對誤差為排氣量的均方相對誤差取決于等式右邊的各項的相對誤差值：噴嘴系數(shù)的誤差、噴嘴直徑的誤差、吸入氣體絕對溫度的誤差、壓差的誤差、當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Φ恼`差以及噴嘴前絕對溫度的誤差。昆山空壓機維修在啟動前，首先啟動油泵控制系統(tǒng)，油泵控制系統(tǒng)啟動后保證空壓機各潤滑部件潤滑良好，同時油泵控制系統(tǒng)可通過內(nèi)置的溫控閥來調(diào)節(jié)內(nèi)部油壓和油溫，以滿足系統(tǒng)需要。昆山空壓機保養(yǎng)在空壓機的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機站，高大空曠的廠房混響很重。以下將就采用電測傳感器(transducer)及計算機技術(shù)進(jìn)行排氣量檢測時各個影響因素及誤差進(jìn)行逐一分析。
　　3.1噴嘴系數(shù)的相對誤差噴嘴系數(shù)C=ay，根據(jù)誤差合成公式，噴嘴系數(shù)均方根相對誤差為f=爨按標(biāo)準(zhǔn)要求，04心即如按標(biāo)準(zhǔn)的最低要求，則流量(單位:立方米每秒)系數(shù)的最大相對誤差為實際上，對于一定的節(jié)流裝置(Apparatus)形式和取壓方式，流量系數(shù)與雷諾數(shù)、直徑比和管道的粗糙度有關(guān)；a用實驗方法求取，并通過(tōng guò)二者的關(guān)系曲線給出，本文均方根相對誤差取=±0.5%；膨脹(inflate)系數(shù)的不確定度Pi――噴嘴上游氣體(gas)壓力3.2噴嘴直徑d相對的誤差噴嘴直徑的不確定度取決于噴嘴的加工(Processing)精度及加工后內(nèi)徑的測量精度。隨著加工精度和測量精度的提高(，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的“測量誤差不得大于±0.01mm”要求很容易實現(xiàn)。g小ASME噴嘴的喉部直徑為3.18mm（可測量的容積流量范圍(fàn wéi)為瞧，最大ASME噴嘴的喉部直徑為152.40mm，其最大相對誤差僅為由此可見，排氣量越小的空壓機，受到噴嘴直徑測量影響的誤差越大。本文計算時取可測量容積流量為1.756~3.597m3/min的ASME噴嘴的最大相對誤差=±=±0.12%進(jìn)行計算。d 3.3壓差值丑的測量誤差傳統(tǒng)測量一般采用U型管，一般認(rèn)為，當(dāng)標(biāo)尺分度值為1mm時，其最大的可能讀數(shù)誤差A(yù)i/=±1mm，當(dāng)分度值為0.5mm時為Afl=±0.5mm.可見，用U形管差壓計測量壓差值丑的相對誤差主要取決于標(biāo)尺的制造精度、讀數(shù)誤差4丑和液柱的高度丑。對于一般空氣(Basin air)壓縮(compression)機(compressor)的排氣量測量，其壓差值的最小相對誤差0.5~1.0%若測壓管的安裝方式不當(dāng)，其壓差值丑的測量相對誤差將超如果采用電測傳感器(transducer)，則傳感器的精度直接決定了測量的相對誤差。如采用0.2級的電測傳感器，則壓差的相對誤差僅為M=±0.2%. 3.4大氣壓力/>J！iJ量誤差試驗處大氣壓力的測量可采用精密大氣壓力計進(jìn)行。如按國標(biāo)GB/T3853-1998采用0.15級的絕對壓力變送器，其壓差的最大相對誤差為3.5吸氣溫度（temperature)r.的測量誤差傳統(tǒng)測量手段采用玻璃材質(zhì)水銀溫度計進(jìn)行測量。
　　I吏用維護(hù)修理一般認(rèn)為，讀數(shù)誤差等于溫度計最小分度值的一半。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設(shè)備。空氣壓縮機與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機是非常大的應(yīng)用程序。若分度值為0.1時，讀數(shù)誤差為±。5丈?？梢?，在溫度計安放正確的情況下，對實驗室用溫度計（分度值為0.1時），考慮到讀數(shù)誤差和溫度計本身的基本誤差后，溫度測量的絕對誤差為/=±0.2；溫度計最小分度值為0.5時，z\r0=±如果采用一般工業(yè)(gōng yè)用A級精度鉑電阻，其絕對誤差為/\r=±（0.15+0.2%lfl），故它的相對誤差為：M=±+若吸入氣體的溫度在-2080°C范圍內(nèi)標(biāo)定，則最大相對誤差為3.6噴嘴前氣體溫度7；的測量誤差為了提高測量的準(zhǔn)確度，國標(biāo)規(guī)定(guī dìng)噴嘴前氣體溫度用2只不帶測溫套管的溫度計測量，溫度計的插入深度為低壓箱直徑D的低壓箱測溫區(qū)域外面要敷有絕熱層。
　　采用A級精度（精確度）鉑電阻傳感器(transducer)，噴嘴前氣體絕對溫度（temperature)的測量絕對誤差為4結(jié)語將上述各參數(shù)分析確定的最大相對誤差帶入公式
　?、埽玫娇諝?Basin air)壓縮機排氣量測量(cè liáng)結(jié)果總的（上接第45頁）蘇長蓀，譚連成，劉桂玉。高等工程熱力學(xué)。北京：高等董如何，肖必華，方永水。正交試驗(test)設(shè)計(design)的理論分析方法及應(yīng)用。安徽建筑工業(yè)(gōng yè)學(xué)院學(xué)報（自然(natural)科學(xué)版），2004，12：103-10
　　6. H.C.阿爾然尼可夫，B.H.馬爾采夫著，張炳暄，等譯。昆山空壓機保養(yǎng)在空壓機的進(jìn)、排氣口安裝消聲器或設(shè)置消聲坑道以后，氣流噪聲可以降到80db(a)以下，但空壓機的機械噪聲和電機噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機的機組上安裝隔聲罩。4、懸掛空間吸聲體：在佛山凌格風(fēng)空壓機站，高大空曠的廠房混響很重。昆山空壓機維修在啟動前，首先啟動油泵控制系統(tǒng)，油泵控制系統(tǒng)啟動后保證空壓機各潤滑部件潤滑良好，同時油泵控制系統(tǒng)可通過內(nèi)置的溫控閥來調(diào)節(jié)內(nèi)部油壓和油溫，以滿足系統(tǒng)需要?？諝鈩恿夹g(shù)（修訂本）。北京：高等教育出版社，1959，1：255-279.夏雅君。工程傳質(zhì)學(xué)。北京：機械(machinery)工業(yè)出版社，1985，07：49-50.不確定度（對被測量值的不能肯定的程度）為從上述的分析及計算可以看出，在ASME噴嘴系數(shù)一定的條件下，噴嘴前后壓差值丑和溫度測量的誤差對空氣壓縮機排氣量測量結(jié)果影響較大，壓差值和溫度測量越準(zhǔn)確，排氣量測量結(jié)果的準(zhǔn)確度就越高。所以，排氣量測試設(shè)備(shèbèi)應(yīng)選用符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，甚至更高精度的電測傳感器，采用計算機數(shù)據(jù)（data)采集技術(shù)并結(jié)合濾波技術(shù)。通過對大量測量數(shù)據(jù)進(jìn)行集中后臺處理，可以有效防止人工操作控制帶來的讀數(shù)誤差、粗大誤差以及計算誤差，從而提高排氣量測量結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。實際上，由于測量硬件系統(tǒng)C低壓箱、噴嘴等）的加工、安裝偏差以及閥門等附加不確定度影響，以及環(huán)境溫濕度帶來的排氣量的修正計算，實際的空壓機(compressor)排氣量測量結(jié)果的不確定度可能更大，但通過對設(shè)計加工安裝各個過程的嚴(yán)格把關(guān)以及電測傳感器和計算機技術(shù)的合理應(yīng)用，整體測試設(shè)備的精度控制在1%以內(nèi)還是可行的。