空壓機(jī)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)的普及，越來越多的空壓機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對空壓機(jī)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(jì)、u型管及指針式壓力(pressure)表，采用計(jì)算機(jī)通信技術(shù)自動(dòng)采集數(shù)據(jù)替代（用一物質(zhì)代替另一物質(zhì)（多為強(qiáng)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(dòng)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(jī)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(dòng)力用空壓機(jī)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(jià)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(jī)排氣量測量時(shí)，當(dāng)吸氣壓力等于當(dāng)?shù)卮髿鈮毫r(shí)，未計(jì)及冷凝水（condensate water）的空壓機(jī)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)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(jī)維修在啟動(dòng)前，首先啟動(dòng)油泵控制系統(tǒng)，油泵控制系統(tǒng)啟動(dòng)后保證空壓機(jī)各潤滑部件潤滑良好，同時(shí)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(jī)保養(yǎng)在空壓機(jī)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(jī)的機(jī)械噪聲和電機(jī)噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機(jī)的機(jī)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(jī)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(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行排氣量檢測時(shí)各個(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(jī)，受到噴嘴直徑測量影響的誤差越大。本文計(jì)算時(shí)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(jì)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(shí)，其最大的可能讀數(shù)誤差A(yù)i/=±1mm，當(dāng)分度值為0.5mm時(shí)為Afl=±0.5mm.可見，用U形管差壓計(jì)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(jī)(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(yàn)處大氣壓力的測量可采用精密大氣壓力計(jì)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(jì)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(jì)最小分度值的一半。昆山空壓機(jī)是一種用以壓縮氣體的設(shè)備?？諝鈮嚎s機(jī)與水泵構(gòu)造類似。大多數(shù)空氣壓縮機(jī)是往復(fù)活塞式，旋轉(zhuǎn)葉片或旋轉(zhuǎn)螺桿。離心式壓縮機(jī)是非常大的應(yīng)用程序。若分度值為0.1時(shí)，讀數(shù)誤差為±。5丈?？梢?，在溫度計(jì)安放正確的情況下，對實(shí)驗(yàn)室用溫度計(jì)（分度值為0.1時(shí)），考慮到讀數(shù)誤差和溫度計(jì)本身的基本誤差后，溫度測量的絕對誤差為/=±0.2；溫度計(jì)最小分度值為0.5時(shí)，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(jì)測量，溫度計(jì)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(jī)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(yàn)(test)設(shè)計(jì)(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(bào)（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(jī)保養(yǎng)在空壓機(jī)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(jī)的機(jī)械噪聲和電機(jī)噪聲仍然很高，因此還應(yīng)在空壓機(jī)的機(jī)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(jī)站，高大空曠的廠房混響很重。昆山空壓機(jī)維修在啟動(dòng)前，首先啟動(dòng)油泵控制系統(tǒng)，油泵控制系統(tǒng)啟動(dòng)后保證空壓機(jī)各潤滑部件潤滑良好，同時(shí)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?dòng)力技術(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(jī)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(jì)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(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)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(shí)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(jì)算，實(shí)際的空壓機(jī)(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(jì)加工安裝各個(gè)過程的嚴(yán)格把關(guān)以及電測傳感器和計(jì)算機(jī)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。