GB15487-1995容积式压缩机流量测量方法

GB 中华人民共和国国家 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 GB/T 15487—1995 容积式压缩机流量测量方法 Methods of flow measurement for Displacement compressor 1995-02-19 发布 1995-10-01 实施 国家技术监督局 发布 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 1 目次 1 主题内容与适用范围 2 引用标准 3 符号 4 术语 5 总则 6 测量的一般要求 7 用 ISA1932 喷嘴加整流器的测量装置测量压缩机流量 8 用 ASME 喷嘴测量装置测量压缩机流量 9 用圆弧文丘里喷嘴测量装置在临界流状态下测量空压机流量 10 压缩机流量测量不确定度估算 附录 A 用充罐法测量压缩机容积流量（补充件） 附录 B 用称瓶法测量压缩机容积流量（补充件） 附录 C 用气柜法测量压缩机容积流量（参考件） 附录 D 用流量计测量压缩机容积流量（参考件） 附录 E 管壁等效粗糙度 K 值举例（参考件） GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 2 中华人民共和国国家标准 容积式压缩机流量测量方法 GB/T 15487-1995 Methods of flow measurement for displacement compressor 1、主题内容与适用范围 本标准 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 了容积式压缩机（以下简称“压缩机”）流量的测量装置 和测量方法。 本标准适用于压缩机流量的测量。输气管内流量的测量也可参照采 用。 本标准不适用于管道内流量不稳定、气体有相变、气体中有固体或 液体等物质析出以及节流件上游气体是音速或超音速流等情况下流量的 测量。 2、引用标准 GB/T 2624 流量测量节流装置用孔板、喷嘴和文丘里管测量充满圆管 的流体流量 GB 3853 一般用容积式空气压缩机性能试验方法 GB 4975 容积式压缩机名词术语 GB 4976 压缩机分类 GB/T 13928 微型往复活塞空气压缩机 ZB J72 014. 1 全无油润滑往复活塞空气压缩机型式与基本参数 ZB J72 041 往复活塞空气压缩机储气罐 ZB J72 025 往复压缩机术语 3、符号 在无特殊 说明 关于失联党员情况说明岗位说明总经理岗位说明书会计岗位说明书行政主管岗位说明书 的情况下，本标准各主要符号的意义如表 1。 表 1 符号 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 3 符号 名称或定义 量纲 单位 A 有效面积 L2 m2 C 工作状态下节流件流出系数 C=α(1-β4)1/2 — — ASME 喷嘴的喷嘴系数 C=αε(p1/pb)1/2 C* 临界流系数 — — D 工作状态下节流件上游管道内径 L m f 频率 T-1 Hz g 储气罐净重 M kg G 充气后储气罐总重总量 M kg 以百分数表示的压力表精度 — — △h 柜下沉高度 L m H0 安得逊数 — — κ 气体等熵指数 — — K 管壁等效粗糙度 L m P 气体的静压力 ML-1T-2 Pa Pm 压力表满刻度值 ML-1T-2 Pa Pd 实测压力值 ML-1T-2 Pa △ p 气体流经节流件时的压力差或气体在管道内的压力降 ML-1T-2 Pa qm 质量流量 MT-1 kg/s qv 容积流量 L3T-1 m3/s Q 换算到压缩机Ⅰ级吸气状态下的容积流量 L3T-1 m3/s Q0 未计及冷凝水的压缩机容积流量 L3T-1 m3/s Q1 压缩机容积流量 L3T-1 m3/s R 理想气体常数 L2T-2θ-1 J/kg·K t 摄氏温度 θ ℃ T 热力学温度 K U 节流件上游管道内平均轴向速度 LT-1 m/s V 有效容积 L3 m3 μ 气体的动力粘度 ML-1T-1 Pa·s υ 气体的活动粘度υ=μ/ρ L2T-1 m2/s ρ 密度 ML-3 kg/m3 τ 压力比τ=p2/p1 — — 流量时间 T s αL 喷嘴材料的热膨胀系数 θ-1 1/K ξ 真实气体可压缩性系数 — — 下标 1 压缩机 1 级或节流件上游取压口 下标 2 节流件下游取压口 下标 b 大气 下标 f 流量计 下标 h 气柜 下标 k 储气罐 下标 L 压缩机自身外泄漏 下标 n 系统泄漏 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 4 下标 x 压缩机吸气 注：量纲符号：L——长度；M——质量；T——时间；θ——温度。 4、术语 本标准除规定下述术语外，其余术语见 GB4975、GB4976 及 ZB J72 025。 4.1 一次装置 安装于被测流体的管道，用来测量流体流量的装置 一次装置还包括取压口。 4.2 二次装置 除一次装置外，在测量中所需的其他装置。 4.3 喉部 节流元件开孔最小截面处。 4.4 喷嘴 由入口收缩部分和与其相连的喉部组成。 4.5 文丘里管 由入口收缩部分、喉部和圆锥形扩散部分共同组成。 4.5.1 圆弧文丘里喷嘴 收缩部分是圆弧旋转面的文丘里管。 4.6 喷嘴直径(d) 喷嘴喉部直径。 4.7 管壁取压 取压口开在管壁上，其内边缘与管道内壁平齐。 开孔一般是圆形的，但也可以开成一个环形缝隙。 4.8 压差(△p) 一次装置的两个取压口处，采取管壁取压测得的静压差。 4.9 压力比(τ) 一次装置的两个取压口处测得的下游静压力与上游静压力之比，即： GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 5 p2/p1。 4.10 直径比(β) 一次装置在工作状态下，喷嘴直径与上游直管段内径（以下简称管径） 之比，即：d/D。 4.11 雷诺数(ReD) 本标准所用的雷诺数是节流件上游直管内气体平均轴向速度与管径 乘积和气体运动粘度之比，即：UD/υ。 4.12 流量系数(α) 用名义上不可压缩的流体对一次装置进行标定，实测出质量流量 qm 和与之对应的压差△p 后，按（1）式计算出来的无量纲系数 α。 α=qm/(1/4)πd2(2ρ1△p)1/2………………(1) 对于几何相似的一次装置，流量系数仅与雷诺系数有关。 4.13 膨胀系数(ε) 用可压缩的流体对一次装置进行标定，实测出质量流量 qm 和与之对 应的压差△p 后，按（2）式计算出来的无量纲系数 ε。 ε= qm/(1/4)παd2(2ρ1△p)1/2………………(2) 对于给定直径比的一次装置，膨服系数仅与压力比和等熵指数有关。 4.14 不确定度(δ) 可期望被测量的真值能以一定的概率存在的一个范围，详见 10.1 条。 5、总则 5.1 可以采用 GB/ T 2624 所规定的任一方法测量压缩机流量，但必须完全 满足 GB/T 2624 的要求。 5.2 如果不能全部满足 GB/T 2624 推荐的一次装置的安装要求时，允许缩 短其上游直管段长度，但应增设整流器，如采用 ISA 1932 喷嘴为节流件 时，按第 7 章规定的方法测量压缩机流量。 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 6 5.3 对于动力用空气压缩机（以下简称“空压机”）以及其它压缩介质允 许放空的气体压缩机，推荐采用第 8 章规定的方法测量压缩机流量。 5.4 在要求用简单、快速且经济的方法测量空压机流量的场合，而测量精 度要求不严格时，可以采用圆弧文丘里喷嘴测量临界流状态下空气容积 流量的装置，详见第 9 章。 5.5 在上述几种测量方法都不适合时，可以采用附录 A（补充件）、附录 B(补充件)、附录 C(参考件)和附录 D(参考件)给出的四种流量测量的任一 种方法。 6、测量的一般要求 6.1 根据 GB 3853 或供需双方商定的压缩机测试工况确定流量的测量工 况。每一流量测量工况读数五次，各次读数时间间隔应均匀，各测点参 数应尽可能同时读取。以各参数的平均值计算压缩机流量。 6.2 测量应在压缩机运转平稳，工况稳定时进行。测量过程中各被测参数 的波动不得超出表 2 的规定。 表 2 被测参数允许的波动值 被测参数 实测值与规定值间允许的最大相对偏差 任一参数的一组读数相对 于其平均值的最大允许波 动范围 压缩机吸气压力 ±10% ±0.5% 总压力比 ±5% ±5% 压缩机吸气温度 — ±2% 主轴转速 ±4% ±1% 冷却水流量 ±10% ±10% 冷却水和气体间温差 ±10℃ ±2℃ 节流件温度 — ±2℃ 节流件压差 — ±3% 6.3 测试仪器仪表的精度应符合本标准有关条款的规定，并经计量部门检 验合格。 6.4 压缩机 1 级吸气压力、吸气温度及大气压力的测量应符合 GB 3853 的 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 7 规定。 6.5 对于无消声器及进气接管，直接从大气吸气的空压机，其 1 级吸气压 力等于测试处大气压力。 6.6 测试前应对测试系统的全部设备、连接管路、测压点及测温点作密封 性检查，不应泄漏。节流件内表面应清洁，不应有污物粘附。 6.7 应尽可能测量压缩机排出气体的流量来计算压缩机实际流量。如果不 能实测排出气体的流量，但能够以足够的精度测量压缩机泄漏损失，则 允许测量压缩机吸气流量来推算出压缩机实际流量。 6.8 节流件一般应逐个进行标定，给出流量系数及其相应的不确定度，供 流量测量和误差分析时采用，以提高测量精度。 6.9 对于未经标定的节流件，其制造要求和使用条件应严格地符合本标准 的规定。 6.10 在用喷嘴装置测量往复活塞压缩机等的脉动排气流量时，测量系统 中必须接入一定容积的缓冲罐。 6.10.1 缓冲罐容积应根据所要求的测量精度按(3)式计算。 V=pavQavHo/f△p 式中：V——压缩机排气口与喷嘴装置之间的缓冲罐（包括管道）容积， m3； f——气流脉动频率，Hz； △p 压缩机排气口到喷嘴上游取压口的总压力降，Pa； pav——平均绝对压力，Pa； Qav——嘴上游取压口状态的平均容积流量，m3/h； Ho——安德逊数，按 6.10.2 条选择。 6.10.2 对于单作用或单缸压缩机按图 1，对于多缸双作用压缩机按图 2 确 定排气脉动流特性，分别根据所要求的流量测量精度从表 3 和表 4 中选 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 8 择相应的安德逊数。 图 1 间隙脉动特性 图 2 脉动流特性 表 3 间隙脉动流时的安德逊数 Ho 特性 Zu/Z 脉动流附加不确定度 ±0.5% ±1.0% HO 1.0 2.5 1.70 0.8 1.85 1.25 0.6 1.35 0.9 0.4 0.95 0.65 0.2 0.65 0.45 0 0.50 0.35 6.10.3 表 3 和表 4 中所规定的为脉动流附加不确定度，在流量不确定度 计算中应代数加入。 6.10.4 流量测量系统中接入缓冲容积后，如能却确定缓冲罐出口气流特 性 qmax/qmin≈1，则认为是稳定流动，按本标准的规定测量流量可以计入 脉动气流附加不确定度。 表 4 脉动流时的安德逊数 Ho GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 9 特性 qmax/qmin 脉动流附加不确定度 ±0.5% ±1.0% HO 2 0.34 0.09 3 0.24 0.15 4 0.30 0.19 6 0.35 0.28 8 0.38 0.36 10 0.40 0.37 7、用 ISA 1932 喷嘴加整流器的测量装置测量压缩机流流量 7.1 测量装置 7.1.1 测量装置的组成和布置 ISA 1932 喷嘴（本章内简称“喷嘴”）加整流器的测量装置由一个喷嘴和 一个整流器以及若干园的同径直管段组成，按图 3 布置。 注：ISA 1932 喷嘴是国际标准 ISO 1217—87《容积式压缩机——验收试 验》采用的喷嘴。 图 3 ISA 1932 喷嘴加整流器测量装置示意图 1—通经为 D 的阀门；2—按图 6 规定加工的穿孔板；3—喷嘴； 4—温度计；5—压力缓冲器；6—压差计；7—压力表 7.1.2 喷嘴 7.1.2.1 喷嘴可用任何不易锈蚀的材料制窟康眯准确清铜或黄铜。 7.1.2.2 喷嘴形状、尺寸和公差应符合表 5 及图 4 或图 5 的规定。喷嘴内 表面的轮廓度不得超过表 5 的规定值，收缩曲面与圆柱部分应相切，并 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 10 过渡圆滑。 (c) 直径为 15.88mm 的喷嘴 图 4 喷嘴直径 d 不大于 15.88mm 的喷嘴示意图 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 11 表 5 喷嘴尺寸及公差 管径 D d A B C E 曲面轮廓度 F G H J K 25 5.56±0.01 3.18±0.06 － － － 0.26 19.05 44.45 － 0.40 － 25 9.53±0.01 5.77±0.06 2.87 3.15 1.91 40 15.88±0.03 9.60±0.06 4.78 5.23 3.18 26.19 60.33 65 25.4±0.03 15.37±0.08 7.62 8.38 5.08 38.89 85.73 11.11 0.80 29.77 90 38.1±0.03 23.06±0.10 10.29 12.57 7.62 0.36 51.59 111.13 1.60 44.45 150 63.5±0.05 38.43±0.13 19.05 20.96 12.70 0.50 84.93 177.80 2.40 74.22 270 101.6±0.05 61.47±0.13 30.48 33.53 20.32 141.29 292.10 12.70 3.20 117.67 375 152.4±0.10 92.20±0.18 45.72 50.29 30.48 206.38 425.45 15.88 4.80 177.80 600 254.0±0.18 153.67±0.25 76.20 83.82 50.80 323.85 660.40 19.05 8.00 293.10 900 381.0±0.25 230.51±0.38 114.30 125.73 76.20 497.43 971.55 12.20 419.10 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 12 图 5 喷嘴直径 d 不小于 25.1mm 的喷嘴示意图 7.1.2.3 喷嘴内表面应光滑，无肉眼能见的划痕、坑凹等缺陷。 7.1.2.4 喷嘴上有端面及喉部表面粗糙度应为 Ra≤10-4d。 7.1.2.5 喷嘴加工完成后应检验喷嘴喉部。至少应在四个间隔角度大致相 等的方位上测量喷嘴直径并计算出平均直径。喷嘴喉部任何截面的直径 与这个平均直径的偏差不应大于平均直径的 0.05%。 7.1.3 整流器 7.1.3.1 整流器由两个穿孔板中间连接一个长度与管径 D 相等的直管段构 成。 7.1.3.2 穿孔板的尺寸应符合图 6 的规定。 注：穿孔板厚度 图 6 整流器穿孔板 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 13 7.1.4 直管段 7.1.4.1 各直管段管径应相同，符合表 5 的规定，并与所用的喷嘴相对应。 7.1.4.2 喷嘴上游至少二倍管径长度内的管道任何截面的管径与按 7.3.5 条 测得的平均管径的偏差不应大于平均管径的 0.3%。喷嘴下游至少二倍管 径长度内的管道任何截面的管径与按 7.3.5 条测得的平均管径的偏差不应 大于平均管径的 3%。 7.1.4.3 喷嘴上游直管段内壁相对等效粗糙度不应超过表 6 规定的数值， 表 6 中的 K 值见附录 E(参考件)。 表 6 相对等效粗糙度限值 直径比 β ≤0.35 0.36 0.38 0.40 0.42 相对等效粗 糙度 104K/D 25 18.6 13.5 10.6 8.7 7.2 安装要求 7.2.1 喷嘴喉部与上游侧、下游侧管道应同轴，喉部中心线与上游和下游 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 14 的管道中心线之间的偏差应不大于 0.002 5D/(0.1+2.3β4)。如果实际偏差超 过此值，但不超过 0.005D/(0.1+2.3β4)，则流出系数的不确定度应算术相 加±0.3%的附加不确定度。 7.2.2 直管段上可以设置排污孔和放气孔，但孔径应小于 0.08D，且与喷 嘴的距离不得小于 0.5D，与喷嘴取压口中心线周向错角应大于等于 90°， 测量时不得排污和放气。 7.2.3 喷嘴上游端面应与管道轴线垂直，其偏差不应超过±1°。 7.2.4 安装喷嘴时应尽可能保证上游取压口中心线与节流阀杆处于大致 相同的管道轴向平面内。 7.2.5 整个测量管道内表面应清洁，没有坑凹和沉积物。 7.2.6 管段间连接处的密封垫不得突入管道。 7.2.7 喷嘴两端的密封垫应尽可能薄，且内径不得小于喷嘴的 G 值（见表 5 和图 4 和图 5）。安装时，密封垫不得突入喷嘴φG 的范围内。 7.2.8 从喷嘴上游二倍管径至下游六倍管径范围内应保温。 7.3 测量 7.3.1 喷嘴的选择 7.3.1.1 在测量压缩机流量之前，根据估计的平均质量流量和选用的压差 计量程范围内以及测量位置的气体参数，按(4)式计算，选用适当的喷嘴 直径： d=[qm/(1/4)παε(2△pρ1)1/2]1/2…………(4) 式中：d——喷嘴直径，m； qm——估计平均质量流量，kg/s； α——喷嘴的流量系数，按(8)式估算； ε——气体流经喷嘴时的膨胀系数，按(9)式估算； △p——选用的压差计的量程范围内适当位置，Pa； GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 15 ρ1——测量位置气体密度，Kg/m3。 7.3.1.2 在选择压差计时，应考虑气体流过喷嘴时的压力比τ不小于 0.75。 7.3.2 压力测量 7.3.2.1 喷嘴上游压力从喷嘴上游取压口按管壁取压方式测得；喷嘴压差 从上、下游取压口按管壁取压方式测得。如图 3 所示。 7.3.2.2 压力表或压差计应通过缓冲器与取压口相连，缓冲器最小容积为 5 L，内直径至少是高度的 1/4，如图 7 所示。引压管内径应不小于 6mm。 可以通过增加缓冲器容积或加长引压管以消除测量时的压力波动。若管 道中压力波动很小时，也允许省略缓冲器。 图 7 供测压用的缓冲器示意图 7.3.2.3 压力表精度应不低于 0.4 级，压差计应采用刻度不大于 1mm，相 对误差不大于±0.2%的液柱压差计或精度不低于它的其他压差计。 7.3.3 温度测量 7.3.3.1 温度测点位于喷嘴下游，距喷嘴下游端面 5 倍管径的截面处。 7.3.3.2 测温截面上应设有两套测温装置，它在圆周方向上布置成 90°角， 并与邻近的的取压口错开成 45°角。温度应尽量直接插入气道，必要时 允许加湿度计套管，但套管壁应尽可能薄，用钢材制成。套管内充以油 或其他液体，温度计或温度计套管应沿管道径向插入。从域管道内壁计 起，插入深度应为管径的 1/3～1/2，管径大于 300mm 时，插入深度取 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 16 100mm。如果管道较细，允许将温度计或温度计套管逆流斜插，插入深 度应大于温度计的感温部分。 7.3.3.3 对于采用棒式水银温度计测量温度，其刻度应不大于 0.2℃。 7.3.3.4 对于采用电阻温度计或热电偶温度计测量温度，在 300℃以内测量 的不确定度不应大于±1℃。 7.3.4 喷嘴直径 d 测量 7.3.4.1 喷嘴直径应尽可能在喷嘴工作温度下测量，至少应在四个间隔角 度大致相等的方位上测量喷嘴直径，测量误差不得大于 0.01mm，测得的 这四个直径的平均值用于流量计算。 7.3.4.2 不能在工作条件下测量时，允许根据实际温度按(5) 式计算： d=d0[1+aL(t1－tb)]…………(5) 式中：d——流量计算用喷嘴直径，mm； d0——大气温度下喷嘴直径，mm； aL——喷嘴材料的热膨胀系数 mm/mm·℃； t1——喷嘴上游气体温度，按(6)式计算，℃； tb——大气温度，℃。 7.3.5 管径 D 测量 流量计算用的管径 D 应为喷嘴上游半个管径长度内的实测平均管 径。距上游取压口 0D、0.25D 和 0.5D 处各取与管道轴线垂直的一个截面。 在每个截面上，以大致相等的角距离测量四个管径的单测值、所得 12 个 单测值的算术平均值则为实测平均管径。 7.4 流量计算 7.4.1 喷嘴上游取压口处的温度按(6)式计算： T1=[p1/(p1－△p)](k－1)/kT2……………(6) 式中，T1——喷嘴上游气体温度，K； GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 17 p1——喷嘴上游气体压力，Pa； △p——喷嘴压差，Pa； T2——喷嘴下游气体温度，K； k——气体等熵指数。 7.4.2 喷嘴的流出系数，在没有标定值时按(7)式计算。 C =0.990 0－0.226 2β4.1－(0.001 75β2－0.003 3β4.16)(106/ReD)1.15……（7） 式中，C——喷嘴的流出系数； β——直径比 ReD——喷嘴上游气体流动的雷诺数。 7.4.3 喷嘴的流量系数按(8)式计算 a= CE……（8） 式中：a——喷嘴的流量系数； C——喷嘴的流出系数； E——E=(1－β4)-1/2 7.4.4 气体流经喷嘴时的膨胀系数按(9)式计算。 ε=[κτ2/κ/(κ－1)(1－β4)/(1－β4τ2/κ)(1－τ(κ－1)/κ)(1－τ)]1/2……(9) 式中：ε——气体流经喷嘴时的膨胀系数； β——直径比； κ——气体等熵指数； τ——压力比。 注：本公式只能用于 τ≥0.75 时。 7.4.5 流经喷嘴的气体质量流量按(10)式或(11)式计算。 qm=(π/4)αεd2(2△pρ1)1/2…………(10) 或 qm=(π/4)CEεd2(2△pρ1)1/2…………(11) 式中：qm——流经喷嘴的气体质量流量，kg/s； GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 18 α——喷嘴的流量系数； ε——气体流经喷嘴时的膨胀系数； C——喷嘴的流出系数； E——E=(1－β4)-1/2 D——喷嘴直径，m； △P——喷嘴压差，Pa； ρ1——喷嘴上游气体密度，kg/m3。 注：在使用（10）式或（11）式计算质量流量时，应先估计一个质量流量，用 于计算霍诺数 ReD 和喷嘴的流量系数或流出系数。利用迭代法逐次逼近质量流量。 7.4.6 未计及冷凝水的压缩机容积流量按(12)式计算。 Q0=qm/ρx1…………（12） 式中：Q0——未计及冷凝水的压缩机容积流量，m3/s； qm——流经喷嘴的气体质量流量，kg/s； ρx1——流经喷嘴的气体在压缩机 1 级吸气状态下的气体密度，kg/m3。 7.5 不确定度 7.5.1 采用本章所规定的流量测量方法时，稳定流动的条件下，标定喷嘴 的流量测量不确定度估算值为±1.3%；未标定喷嘴的流量测量不确定度 估算值为±2%。 7.5.2 不计 β、D、ReD 的不确定度 K/D 符合 7.1.4.3 条的规定，流出系数 C 的相对不确定度为±0.8%。 7.5.3 膨胀系数 ε 的相对不确定度按(13)式计算。 δε/ε＝±2（△p/p1）%………(13) 式中：δε/ε——膨胀系数相对不确定度； △p——喷嘴压差，Pa； p1——喷嘴上游气体压力，Pa。 7.5.4 本章所规定的流量测量装置在喷嘴的上游采用了控制阀门，引入附 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 19 加不确定度±0.5%，在流量不确定度计算中应代数加入。 8、用 ASME 喷嘴测量装置测量压缩机流量 8.1 测量装置 8.1.1 ASME 喷嘴（本章内简称“喷嘴”）测量装置的结构图。 注：ASME 喷嘴是 ASME PTC9—1970《容积式压缩机、真空泵、风机试验 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》采 用的喷嘴。 8.1.2 喷嘴 喷嘴形状和尺寸应符合图 9 和表 7 规定，收缩曲面与图柱部分应相 切，并过渡圆滑。其余要求应符合 7.1.2.1 条～7.1.2.5 条(7.1.2.2 条除外） 的规定。 8.1.3 储气罐 8.1.3.1 储气罐应符合 ZB J72 041 的规定，储气罐容积应不小于该标准的 推荐值。 8.1.3.2 对于微型往复活塞空压机，储气罐容积应不小于 GB/T 13928 的规 定值。 8.1.3.3 对于全无油润滑往复活塞空压机，储气罐容积应不小于 ZB J72 014. 1 的规定值。 8.1.4 直管段 8.1.4.1 在喷嘴上游至少二倍管径长度内的管道任何截面的内径与其平均 管径的偏差不应大于平均管径的 0.3%。 图 8 ASME 喷嘴测量装置示意图 1——喷嘴；2——压差计；3——直管段；4——导板；5——隔板； 6——调压阀（微调）；7——调压阀；8——储气罐；9——排液阀，10——水银温度 计；11——安全阀，12——压力表；①——侧压点；②一保温层，③——测温点； d——喷嘴直径；D——管径；D≥4d GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 20 图 9 喷嘴 8.1.4.2 管径应大于等于 4 倍的喷嘴直径，但不得大于 630mm，且不小于 50mm。 8.1.4.3 直管段内壁等效粗糙度 K 值见附录 E(参考件)，但相对于管径 D 的值应为：K/D≤10×10-4。 8.2 安装要求 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 21 表 7 喷嘴尺寸 d A δ b E r G R D1 D2 N d1 容积流量测量范围，m3/min mm 最小 最大 3.18 11.10 6.35 2.29 3.07 0.25 11.10 5 108 80 4 12.5 0.028 0.057 4.76 3.30 4.60 11.89 0.057 0.113 6.35 4.32 6.15 12.70 0.113 0.226 9.52 15.88 6.35 9.22 0.51 14.27 10 190 152 16.5 0.355 0.510 12.70 8.64 12.29 0.76 15.88 0.453 0.906 19.05 12.20 18.44 1.02 19.05 1.019 2.011 25.40 23.80 17.02 24.61 1.27 22.22 12 228 190 8 1.756 3.597 34.92 25.40 23.37 33.83 1.78 27.00 15 280 242 20.5 3.370 6.768 50.80 7.95 33.78 49.22 2.54 38.10 24 7.165 14.330 63.50 9.52 42.42 61.52 3.30 47.62 34 11.243 22.373 76.20 50.80 73.81 3.81 57.15 44 16.001 31.917 101.60 28.58 11.12 67.82 98.42 5.08 76.20 60 342 298 28.603 57.206 127.00 30.18 12.70 84.58 123.04 6.35 95.25 82 406 362 12 24.5 45.029 89.491 152.40 31.75 101.60 147.62 7.62 114.30 103 482 432 64.003 127.723 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 22 8.3 测量 8.3.1 压差测量（△p） 8.3.1.1 喷嘴压差应用两套水柱压差计采用管壁取压自喷嘴上游取压口测 量，取压口轴线与喷嘴端面距离等于管径。取压口应光滑，除尽 毛刺。 8.3.1.2 水柱压差计刻度应不大于 10pa（或 1mmH2O），相对误差不小于 ±0.2%，管内径应不小于 10mm。充以清水。必要时，允许加入 微量水溶性燃料，以利读数。 8.3.2 温度测量（T1=273.16+℃） 8.3.2.1 喷嘴上游气体温度的测点位于喷嘴上游，距离喷嘴端面三倍管径 截面处。用两只不带套管的水银温度计测量或精度不低于它的其 他温度计测量。温度计在圆周方向上错开 90°角，并与喷嘴压差 取压口错开 45°角。温度计应沿管道径向插入。从管道内壁计起， 插入深度应为管径的 1/3～1/2，对于管径大于 300mm 时，插入深 度取 100mm。温度计杆身应与管道绝热。 8.3.2.2 温度的测量精度应按 7.3.3.3 条和 7.3.3.4 条的规定。 注：7.3.3.3 对于采用棒式水银温度计测量温度，其刻度不应大于 0.2℃。 7.3.3.4 对于采用电阻温度计和热电偶温度计测量温度，在 300℃以内测量的不确 定度不应大于±1℃。 8.3.3 喷嘴直径 d 应按 7.3.4.1 条和 7.3.4.2 条的规定测量。 注：7.3.4 喷嘴直径 d 的测量 7.3.4.1 喷嘴直径 d 应尽可能在喷嘴工作温度下测量，至少应在四个间隔角度大 致相等的方位上测量喷嘴直径，测量误差不得大于±0.01mm，测得的这 四个直径的平均值用于流量计算。 7.3.4.2 不能在工作条件下测量时，允许根据实际温度按（5）式换算： d=db[1+aL(t1-tb)]。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（5） 式中：d ——流量计算用喷嘴直径，mm； GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 23 db——大气温度下喷嘴直径，mm； aL——喷嘴材料的热膨胀系数，mm/mm·℃； 黄铜： ZHMn58-2 代号 液 相 点 ℃ 密度 ρ g/cm2 线胀 系数 α 10-6/℃ 导热系数λ cal/cm·s·℃ 电阻率ρ Ω·mm2/m 比热 c cal/g·℃ 摩擦系数 有润 滑 无 润 滑 ZHMn58-2 880 8.4 22.2 0.168 0.118 0.090 0.012 0.32 t1——喷嘴上游气体温度，（可用测量平均值） 也按（6）式计算，℃； tb——大气温度（环境温度），℃。 7.4 流量计算 7.4.1 喷嘴上游取压口处的温度按（6）式计算。 T1=[p1÷(p1- p)]△ (k-1)/k×T2。。。。。。。。。。。。（6） 式中：T1——喷嘴上游气体温度，K； p1——喷嘴上游气体压力，pa； △p——喷嘴压差，pa； T2——喷嘴下游气体温度，K； K——气体等熵指数。 8.4 流量计算 8.4.1 流量系数与膨胀系数的乘积按(14)式计算。 αε=C（pb/p1）1/2…………………………（14） 式中：p1——喷嘴上游气体压力，pa； pb——试验处大气压力，pa； C——喷嘴系数，按图 10 的规定从表 8 中选取。 8.4.2 通过喷嘴的气体质量流量按（10）式计算。 注：7.4.5 流经喷嘴的气体质量流量按（10）式或（11）式计算。 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 24 qm=（π/4）αεd2（2 pρ△ 1）1/2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（10） 或 qm=（π/4）CEεd2（2△pρ1）1/2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（11） 式中：qm——流经喷嘴的气体质量流量，kg/s； α——喷嘴的流量系数； ε——气体流经喷嘴时的膨胀系数； C——喷嘴的流出系数； E——E=（1-β4）-1/2； d——喷嘴直径，mm； △ p——喷嘴压差，pa； ρ1——喷嘴上游气体密度，kg/m3。 说明：在使用（10）式或（11）式计算质量流量时，应先估计一个质量 流量，用于计算雷诺数 ReD和喷嘴流量系数或流出系数。利用迭代 法逐次逼近质量流量。 8.4.3 未计及冷凝水的压缩机容积流量按（12）式计算。 Q0=qm/ρx1。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（12） 式中：Q0——未计及冷凝水的压缩机容积流量，m3/s； qm——流经喷嘴的气体质量流量，kg/s； ρx1——流经喷嘴的气体在压缩机 1 级吸气状态下的气体密度， kg/m3。 对于空压机，按（15）式计算。 Q0=18.82Cd2Tx1/px1（△p ×pb/T1）1/2。。。。。。。。。。。。。。。。（15） 若空压机吸气压力等于试验处大气压力时，按（16）式计算。 Q0=18.82Cd2Tx1（△p /T1×pb）1/2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（16） 式中：Q0——未计及冷凝水的压缩机容积流量，m3/s； GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 25 C——喷嘴系数，按图 10 的规定从表 8 中选取； d——喷嘴直径，m； Tx1——压缩机 1 级吸气温度，K； px1——压缩机 1 级吸气压力，pa；（px1= pb） △ p——喷嘴压差，pa； T1——喷嘴上游气体温度，K； pb——试验处大气压力，pa。 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 26 表 8 喷嘴系数 特性线 喷嘴直径，mm 3.18 4.76 6.35 9.52 12.70 19.05 25.40 34.92 50.80 63.50 76.20 101.60 127.00 152.40 A 0.938 0.946 0.951 0.957 0.963 0.968 0.973 0.977 0.982 0.984 0.986 0.990 0.993 0.994 B 0.942 0.948 0.955 0.960 0.965 0.971 0.975 0.979 0.984 0.987 0.989 0.992 0.994 0.995 C 0.944 0.952 0.959 0.964 0.968 0.974 0.978 0.981 0.986 0.990 0.991 0.994 0.995 D 0.947 0.954 0.961 0.966 0.970 0.976 0.980 0.983 0.988 0.991 0.993 E 0.950 0.957 0.963 0.968 0.972 0.977 0.982 0.985 0.990 0.992 0.994 0.995 F 0.953 0.958 0.964 0.969 0.973 0.978 0.983 0.986 0.991 0.993 G 0.956 0.960 0.966 0.970 0.974 0.979 0.984 0.988 0.992 0.994 0.995 H 0.958 0.962 0.967 0.972 0.976 0.980 0.985 0.993 0.995 I 0.959 0.964 0.968 0.974 0.978 0.982 0.986 0.989 0.994 J 0.960 0.965 0.970 0.975 0.979 0.983 0.987 0.990 K 0.961 0.966 0.971 0.976 0.980 0.984 0.988 0.991 L 0.962 0.967 0.972 0.977 0.981 0.985 0.989 0.992 0.995 M 0.963 0.968 0.973 0.978 0.982 0.986 0.990 0.993 N 0.964 0.969 0.974 0.979 0.983 0.987 0.991 0.994 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 27 8.5 不确定度 8.5.1 按本章所规定的喷嘴装置和储气罐容积，流量不确定度计算中不计 入脉动气流附加不确定度。 8.5.2 气体流经喷嘴时的膨胀系数按（9）式计算，流量系数按（17）式 计算。 注：7.4.4 气体流经喷嘴时的膨胀系数按（9）式计算。 ε=[kτ2/k/（k-1）×（1-β4）/（1-β4τ2/k）×（1-τ（k-1）/k/1-τ）]1/2。。。。。。（9） 式中：ε——气体流经喷嘴时的膨胀系数； β——直径比； k——气体等熵指数； τ——压力比。（τ=p2/p1） 说明：本公式只能用于τ≥0.75 时。 α=C/ε（pb/p1）1/2。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（17） 式中：α——喷嘴的流量系数； C——喷嘴系数； ε——气体流经喷嘴时的膨胀系数； pb——试验处大气压力，pa； p1——喷嘴上游气体压力，pa。 8.5.3 不计β、ReD的不确定度，流量系数的不确定度按（18）式计算。 δa/α=±（2.5－5β）%。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（18） 式中：β——直径比。 8.5.4 膨胀系数ε的不确定度按（13）式计算。 注： δε/ε =±2（△p/p1）%。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（13） 式中：δε/ε——膨胀系数的相对不确定度； △ p——喷嘴压差，pa； GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 28 p1——喷嘴上游气体压力，pa。 9、用圆弧文丘里喷嘴测量装置在临界流状态下测量空压机流量 注：本章定义临界流状态是指气流在喷嘴喉部达到音速。 9.1 测量装置 9.1.1 测量装置的组成布置 用圆弧文丘里喷嘴（本章简称“喷嘴”）测量临界流状态下空压机流 量的测量装置由 1 个喷嘴和 1 个整流器以及若干直管段组成，按图 11 布 置。 图 11 圆弧文丘里喷嘴测量装置示意图 1——穿孔板（见图 6）；2——测温点；3——取压口；4——喷嘴 9.1.2 基本要求 9.1.2.1 喷嘴直径的选取应保证喷嘴上下游压力比能使气流在喷嘴喉部达 到音速。 9.1.2.2 在喷嘴的下游允许装有一段管子和消声器，但该管和消声器造成 的压力降不得影响喷嘴喉部临界流工况。 9.1.3 喷嘴 喷嘴应按图 12 和表 9 给出的尺寸加工，并符合 7.1.2.1 条，7.1.2.3 条和 7.1.2.5 条的规定。 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 29 9.1.4 整流器 整流器应符合 7.1.3.1 条和 7.1.3.2 条的规定。 9.1.5 直管段 9.1.5.1 图 11 中的各管段应是圆形直管，检验时，允许以管道的外圆面作 为参考面。 图 12 喷嘴 表 9 喷嘴尺寸 d mm A mm C mm B mm r mm E mm F in 流量 10-3m3/s 6.350 16.00 2.10 9.96 12.70 60.5 1 12～40 9.525 24.00 3.60 14.95 19.05 91.0 11/2 24～90 12.700 32.00 4.60 19.93 25.40 121.5 2 50～160 19.050 48.00 7.10 29.89 38.10 182.0 21/2 100～360 25.400 64.00 9.60 39.85 50.80 243.0 3 180～650 31.850 80.00 12.00 49.82 63.50 303.5 31/2 280～1 000 38.100 95.00 14.20 59.38 76.20 364.0 4 400～1 500 注：流量为流经喷嘴的空气在喷嘴上游气体状态下的容积流量。 9.1.5.2 联接整流器与喷嘴的直管段的管径不得小于 4 倍的喷嘴直径，长 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 30 度不得小于 2 倍的管径，内表面应光滑，不得有沉积物。 9.1.5.3 在喷嘴上游 2 倍管径到喷嘴（包括喷嘴）范围内应保温，但不得 影响喷嘴排气。 9.2 测量 取压口位于喷嘴上游，与喷嘴距离等于管径的截面处，采用管壁取压方 式测量喷嘴上游气体压力，并符合 7.3.2.2 条和 7.3.2.3 条的规定。 9.2.2 温度测量 温度测点位于喷嘴上游距离喷嘴端面 2 倍管径截面处，按 7.3.3.2 条的规 定测量喷嘴上游气体温度。温度计测量的不确定度应不低于±1℃。 9.3 流量计算 9.3.1 临界流系数按(19)式计算。 C’＝0.684 858＋(3.705 75－4.769 02×10-2×t1＋2.630 19×10-4×t12) p1 ×10-3…（19） 式中：C’——临界流系数； t1——喷嘴上游气体温度，℃； p1——喷嘴上游气体压力，MPa。 9.3.2 流经喷嘴的气体质量流量按(20)式计算。 qm=πd2CC’p1/4(RT1)1/2=4.58×10-2d2C’p1/T11/2………（20） 式中：qm ——流经喷嘴的气体质量流量，kg/s； d——喷嘴直径，mm； C’——临界流系数； C——喷嘴流出系数，根据试验数据及规定精度取 C= 0. 988 8； p1——喷嘴上游气体压力，MPa； T1——喷嘴上游气体温度，K； R——气体常数，对于空气取 R=287.1 J/kg·K。 9.3.3 未计及冷凝水的压缩机容积流量按(21)式计算。 Q0=1.315×10-5d2C’plTX1/px1T11/2……………（21） GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 31 式中：Q0——未计及冷凝水的压缩机容积流量，m3/s； d——喷嘴直径，mm； C’——临界流系数； P1——喷嘴上游气体压力，MPa； T1——喷嘴上游气体温度，K； px1——压缩机 1 级吸气压力，MPa； Tx1——压缩机 1 级吸气温度，K。 9.4 不确定度 对于符合本章要求的测量装置，在稳定的工况下流量测量的不确定 度为±2.5%。 10、压缩机流量测量不确定度估算 10.1 本标准定义不确定度为一个数值范围，在此范围内测量的真值估计 是以 95%的概率处于其中。其数值等于统计学术语标准偏差的二倍。 10.2 不确定度可以用绝对值或相对值表示，流量测量结果可以以下列任 一种形式给出。 流量=q±δq 或 流量＝q(1±δq/q) 或 流量 q 在 100δq/q%之内 10.3 流量测量不确定度详细计算方法应参照 GB/T 2624。 10.4 本标准认为用于流量计算的各独立量的随机误差符合拉普拉斯-高斯 正态分布规律，同时只要测量符合本标准和 GB 3853 的规定，与这些独 立量测量不确定度有关的系统不确定度亦作为随机化系统不确定度处 理。 10.5 本标准认为对于多数实用场合下，ε、△p 和 p1 的不确定度彼此独立， 同时也与 a 和 d 的不确定度无关。 GB/T 15487—1995 铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站 32 10.6 不确定度的计算 10.6.1 如果用于流量 q 计算的各独立量为 X1、X2、X3……Xi，流量可以 表示为它们的函数： q=f(X1、X2、X3……Xi) 且 X1、X2、X3……Xi 相应的不确定度为 δx1、δx2……δxi，则