style="width:2.41334in;height:0.6666in" /> (1) 本文是学习GB-T 15487-2015 容积式压缩机流量测量方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准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。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2624(所有部分) 用安装在圆形截面管道中的差压装置测量满管流体流量
GB/T 3853 容积式压缩机验收试验
GB/T 4975 容积式压缩机术语 总则
JB/T 9107 往复压缩机 术语
GB/T 4975、JB/T 9107 和 GB/T 2624
界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
一次装置 direct device
直接安装于被测流体的管道，用来测量流体流量的装置，包括取压口。
3.2
喉部 throat
节流元件开孔最小横截面处。
3.3
喷嘴 nozzle
由收缩入口部分和与其相连的喉部组成的装置。
3.4
圆弧文丘里喷嘴 arc Venturi nozzle
由圆弧旋转面的收缩入口联接喉部和圆锥形扩展部分组成的装置。
3.5
喷嘴直径 nozzle diameter
喷嘴喉部直径。
3.6
管壁取压口 wall pressure tapping
管壁上钻出的环状缝隙或圆孔，其内边缘与管道内壁平齐。
GB/T 15487—2015
3.7
压差 differential pressure
一次装置的两个管壁取压口处测得的静压差。
3.8
压力比 pressure ratio
一次装置的两个管壁取压口处，测得的下游绝对静压力与上游绝对静压力之比，即：p2/pi。
3.9
直径比 diameter ratio
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。
3.10
雷诺数 Reynolds number
节流元件上游直管内气体惯性力与黏性力之比的无量纲参数。见式(1)。
style="width:2.41334in;height:0.6666in" /> (1)
3.11
流量系数 flow coefficient
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, 按 式
(2)计算出来的无量纲数。
style="width:3.06674in;height:0.63338in" /> ( 2)
注：对于几何相似的一次装置，流量系数仅与雷诺数有关。式(2)为一次装置标定时的理论计算式。
3.12
流出系数 discharge coefficient
为不可压缩流体确定的表示通过一次装置的实际流量与理论流量之间关系的系数。它由式(3)表示。
style="width:4.93995in;height:0.71324in" /> (3)
注：式(3)为一次装置标定时的理论计算式。
3.13
膨胀系数 expansion factor
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,
按式(4)计算出
来的无量纲数。
style="width:3.16665in;height:0.62018in" /> ……………………………… (4)
注：对于给定直径比的一次装置，膨胀系数只与压力比和等熵指数有关。
在无特殊说明的情况下，本标准各主要符号和代号的意义见表1。
表 1 主要符号和代号
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GB/T 15487—2015
表 1 ( 续 )
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GB/T 15487—2015
表 1 (续)
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5.1 GB/T2624
所规定的任一方法均适用于压缩机流量的测量，但必须保证测量装置和测量条件完全
满足 GB/T 2624 的要求。
5.2 本标准第7章规定的 ISA1932
喷嘴加整流器的测量装置适用于多数压缩机的流量测量。
5.3 本标准第8章规定的 ASME
喷嘴测量装置适用于动力用空气压缩机(以下简称"空压机")以及其
他压缩介质允许放空的气体压缩机的流量测量。
5.4
本标准第9章规定的圆弧文丘里喷嘴测量装置适用于要求用比较经济的方法测量空压机流量的
场合，且测量精度要求不严格。
5.5 在上述几种测量方法都不适合时，还可以选择附录A、附录 B、附录C 和附录
D 给出的四种流量测 量方法的任一种方法。
6.1 根据GB/T 3853
或供需双方商定的压缩机试验工况确定流量的测量工况。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。每一工况读数五次，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。
GB/T 15487—2015
表 2 被测参数允许的波动值
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6.2
测量用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。
6.3 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/T 3853
的规定。
6.4
对于无进气消声器(或进气消声滤清器),也无进气接管，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。
6.5
测量前应对测量系统的全部设备、连接管路、测压点及测温点进行密封性检查，不应泄漏。测量系
统中有节流元件的，还应检查节流元件，其内表面应清洁，不应有污物粘附。
6.6
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流量泄漏损失时，则允许测量压缩机吸气流量来推算出压缩机实际流量。
6.7
节流元件一般应逐个进行标定，给出流量系数及其相应的测量不确定度，供流量测量和误差分析
时采用，以提高测量精度。对于未经标定的节流元件，其制造要求应严格按本标准的规定，其流量系数
和流量测量的不确定度应符合本标准的规定。
6.8
对于往复活塞压缩机等排气有气流脉动的压缩机，用喷嘴装置在排气位置测量气体流量时，压缩
机排气口与喷嘴装置之间必须接入有一定容积的缓冲罐。
6.8.1 缓冲罐容积应根据所要求的测量精度按式(5)计算。
style="width:1.68661in;height:0.6468in" /> ………………………… (5)
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，单位为立方米(m³);
py—— 缓冲罐气体平均绝对压力，单位为帕(Pa);
Q、 — 喷嘴上游取压口状态下的平均容积流量，单位为立方米每小时(m³/h);
H 。— 安德逊数，按6.8.2规定选取；
f — 气流脉动频率，单位为赫兹(Hz);
△w—— 压缩机排气口到喷嘴上游取压口的总压力损失，单位为帕(Pa)。
6.8.2
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中选择相应的安德逊数。
GB/T 15487—2015
style="width:8.53329in;height:4.01984in" />
图 1 间隙脉动流特性
style="width:9.07341in;height:3.58006in" />
时间
图 2 脉动流特性
表 3 间隙脉动流时的安德逊数 H₀
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表 4 脉动流时的安德逊数H₀
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GB/T 15487—2015
表 4 ( 续 )
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6.8.3
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。
6.8.4 流量测量系统中接入缓冲容积后，如能确定缓冲罐出口气流特性
qmax/qmm～1, 则 认 为 是 稳 定 流
动，按本标准的规定测量流量可以不计入脉动气流附加不确定度。
7 用 ISA 1932 喷嘴加整流器的测量装置测量压缩机流量
注：ISA 1932 喷嘴加整流器的测量装置是参照 ISO1217:1986
采用的测量装置。
ISA1932
喷嘴(本章内简称"喷嘴")加整流器的测量装置是由一个喷嘴和一个整流器以及若干圆
的同径直管段组成，按图3布置。
style="width:11.15336in;height:4.42002in" />
说明：
1——公称直径与管道对应的阀门；
2——按图6规定加工的穿孔板；
4——温度测量仪表；
5——压力缓冲器；
6——压差计；
7——压力测量仪表。
D 为管道内径。
图 3 ISA 1932 喷嘴加整流器测量装置示意图
GB/T 15487—2015
7.1.2.1
喷嘴应用不易锈蚀的材料制成，推荐使用青铜或黄铜。
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。喷嘴内表面的曲面轮廓度不得超过
表5的规定值，上游端面，两段圆弧收缩面和喉部圆柱面等相互之间均应相切，并过渡圆滑。
style="width:7.00007in;height:4.67346in" />
style="width:6.41999in;height:2.38678in" />
a) 直径为5 .56 mm 的 喷 嘴
I放大
style="width:3.33987in;height:2.4134in" />
T放大
style="width:3.88in;height:2.14676in" />
b) 直径为9 . 53 mm 的 喷 嘴
A A
I放大
style="width:4.1333in;height:2.05083in" />
c) 直径为15 . 88 mm 的 喷 嘴
图 4 喷嘴直径d 不大于15.88 mm 的喷嘴示意图
GB/T 15487—2015
style="width:8.28659in;height:5.34006in" />
4—A
style="width:8.5399in;height:4.08012in" />
图 5 喷嘴直径
d 不小于25.4 mm 的喷嘴示意图
表 5 喷 嘴 尺 寸 及 公 差
单位为毫米
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style="width:7.61336in;height:7.64676in" />class="anchor">GB/T 15487—2015
7.1.2.3
喷嘴的内表面应光滑，无肉眼能见的划痕、坑凹等缺陷。喷嘴上游端面及喉部表面粗糙度应为
Ka≤10-'d。
7.1.2.4
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%。
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。穿孔板在管径 D 范围内的
尺寸应符合图6的规定。
说明：
穿孔板厚度和d₁ 均为0.04D。
图 6 整流器穿孔板
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
值参见附录 E。
表 6 相对等效粗糙度限值
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GB/T 15487—2015
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的管道中心线之间的偏差应
小于等于0.0025D/(0. 1+2.3β') 。
如果实际偏差超过此值，但不超过0.005D/(0. 1+2.3β) 时，则流出 系数C
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°。
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阀杆处于大致相同的管道轴向平面内。
7.2.5 整个测量管段内表面应清洁，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或图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。
7.3.1.1
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以及测量位置的
气体参数，按式(6)计算，选用适当的喷嘴直径：
style="width:3.68003in;height:0.73986in" /> ………………………… (6)
式中：
d — 喷嘴直径，单位为米(m);
9m—— 估计的平均质量流量，单位为千克每秒(kg/s);
α — 喷嘴的流量系数，按式(9)估算；
e — 气体流经喷嘴时的膨胀系数，按式(10)估算；
△p— 选用的压差计的量程范围内适当位置，单位为帕(Pa);
pi ——测量位置气体密度，单位为千克每立方米(kg/m³)。
7.3.1.2 在选择压差计时，应使气体流过喷嘴时的压力比
x 大于等于0.75。
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
压力测量仪表和压差计应通过缓冲器与取压口相接，缓冲器最小容积为5 L,
内径至少是高度 的1/4,如图7所示。引压管内径应不小于6 mm 。
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。
GB/T 15487—2015
style="width:9.38666in;height:4.4in" />排液
图 7 供测压用的缓冲器示意图
7.3.2.3
压力测量仪表精度应不低于0.4级。压差计应采用精度不低于0.4级的液柱压差计或其他压
差计。
7.3.3.1
温度测点位于喷嘴下游，距喷嘴下游端面五倍管径的截面处。
7.3.3.2 当管径D 大于40 mm
时，测温截面上应设有两套测温装置，它们在圆周方向上布置成90°角，
并与邻近的取压口错开成45°角。当管径 D 小于等于40 mm
时，测温截面上只设一套测温装置，它与
邻近的取压口错开成45°角。温度测量仪应尽量直接插入气道，必要时允许加套管，但套管壁应尽可能
薄，用金属材料制成。套管内充以油或其他液体。温度测量仪或套管应沿管道径向插入，从管道内壁计
起，插入深度应为管径的1/3～1/2。管径大于300 mm 时，插入深度取100 mm。
如果管道较细，允许
将温度测量仪或套管逆流斜插，插入深度应大于温度测量仪感温部分长度。
7.3.3.3
对于采用棒式水银温度计测量温度，其刻度应小于等于0.2℃。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℃。
7.3.4.1 喷嘴直径d
应尽可能在喷嘴实际工作温度下测量，至少应在四个间隔角度大致相等的方位上
测量喷嘴直径，测量误差应小于等于±0.002d,
测得的这四个值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式(7)换算。
d=d,[1+ai(ti-t)] ………… …………… (7)
式中：
d— 流量计算用喷嘴直径，单位为毫米(mm);
d—— 大气温度下喷嘴直径，单位为毫米(mm);
α1——喷嘴材料的热膨胀系数，单位为一每摄氏度(1/℃);
ti—— 喷嘴上游气体温度，按7.4.1规定，单位为摄氏度(℃);
th—— 大气温度，单位为摄氏度(℃)。
流量计算用的管径 D 应为喷嘴上游D/2
长度内的实测平均管径。在喷嘴的上游侧，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间隔角度测量
GB/T 15487—2015
class="anchor">四个管径值，所得12个单测值的算术平均值为实测平均管径。
7.4.1
一般可以假设取压口上游和下游处的流体温度是相同的。然而，如果流体是非理想气体，而又
需要更高的测量精确度，则需要做进一步工作确定取压口上游流体温度。
7.4.2 喷嘴的流出系数在没有标定值时按式(8)计算。
C=0.9900—0.2262β—(0.00175β²-0.0033β+15)(10⁶/Rep) ………… (8)
式中：
C —— 喷嘴的流出系数；
β — 直 径 比 ；
Rep— 喷嘴上游管道内气体雷诺数。
7.4.3 喷嘴的流量系数在没有标定值时按式(9)计算。
α=C(1-β)- 1/2 ……… ………… (9)
式中：
α—— 喷嘴的流量系数；
C—— 喷嘴的流出系数；
β — 直 径 比 。
7.4.4 气体流经喷嘴时的膨胀系数按式(10)计算。
style="width:5.25336in;height:0.72666in" /> (10)
式中：
e—— 气体流经喷嘴时的膨胀系数；
β ——直径比；
k— 气体等熵指数；
— 气体流经喷嘴时的压力比。
注：本公式只能用于 x≥0.75 时 。
7.4.5
流经喷嘴的气体质量流量按式(11)或式(12)计算。使用公式前应先估计一个质量流量，用于计
算雷诺数Rep 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。
9m=(π/4)aed²(2 △pp₁)/2 (11)
qm=(π/4)C(1-β)-l/²ed²(2 △pp₁)/2 ( 12)
式中：
9m—— 流经喷嘴的气体质量流量，单位为千克每秒(kg/s);
g 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；
d —— 喷嘴直径，单位为米(m);
β —— 直径比；
△p— 喷嘴压差，单位为帕(Pa);
pi — 喷嘴上游气体密度，单位为千克每立方米(kg/m³)。
7.4.6 未计及冷凝水的压缩机容积流量按式(13)计算。
Qo=qm/pxi …………………………… (13)
GB/T 15487—2015
式中：
Qo—— 未计及冷凝水的压缩机容积流量，单位为立方米每秒(m³/s);
9m 流经喷嘴的气体质量流量，单位为千克每秒(kg/s);
0x1
流经喷嘴的气体在压缩机1级吸气状态下的气体密度，单位为千克每立方米(kg/m³)。
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，使用已标定喷嘴的流量测量不确定度
估算值为±1.3%,使用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、Rep 的不确定度，K/D 符合7.1.4.3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e 的相对不确定度按式(14)计算。
de/e=±2( △p/p₁)% ………………… …… (14)
式中：
oe/e— 膨胀系数相对不确定度；
△p - 喷嘴压差，单位为帕(Pa);
1 喷嘴上游气体压力，单位为帕(Pa)。
7.5.4
使用本章所规定的流量测量装置，如果在喷嘴的上游采用了控制阀门，则引入附加不确定度
±0.5%,在流量测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
注：ASME 喷嘴测量装置是 ASME PTC9—1970采用的测量装置。
ASME 喷嘴(本章内简称"喷嘴")测量装置的结构见图8。
GB/T 15487—2015
I放大
4-1
B-B
C—(
Ⅱ放大
style="width:12.52672in;height:7.57328in" />
说明：
管径 D 应符合8. 1.4.2的规定。
测 压 点 。
b 保温层。
测 温 点 。
图 8 ASME 喷 嘴 测 量 装 置 示
意 图
喷 嘴 形 状 和 尺 寸 应 符 合 图 9 和 表 7 规 定 ， 收 缩 曲 面 与 圆
柱 部 分 应 相 切 ， 并 过 渡 圆 滑 。 其 余 要 求 应 符
合7. 1.2. 1、7. 1.2.3和7. 1.2.4的规定。
储 气 罐 应 有 一 定 的 容 积 ， 一 般 应 不 小 于 被 测 压 缩 机 产
品 标 准 的 规 定 。
15
GB/T 15487—2015
style="width:6.57999in;height:4.38658in" />
图 9 喷嘴
I放大
style="width:3.47329in;height:3.56004in" />
表 7 喷嘴尺寸
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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%。
8.1.4.2 管 径 D
应大于等于四倍的喷嘴直径，但不得大于630 mm, 且不小于50 mm。
8.1.4.3 直管段内壁等效粗糙度 K 值参见附录E,
它相对于管径 D 的值应为：K/D≤10×10-4。
8.2.1 直管段安装应符合7.2. 1至7.2.6(7.2.4除外)的规定。
style="width:3.99989in;height:0.70004in" />
style="width:3.56675in;height:0.69344in" />GB/T 15487—2015
8.2.2
在喷嘴上游四倍管径到喷嘴(包括喷嘴)范围内应保温，但不得影响喷嘴排气。
8.2.3 直管段应水平置于支架上，底部与地面距离不得小于500 mm 。
在喷嘴下游不得有任何影响测
量的障碍物。
8.3.1.1
喷嘴压差应用压差计采用管壁取压方法在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 压差计宜采用0 . 4级精密U
形管压差计，或刻度为1 mm, 相对误差不大于±0 . 4%的 U 形 管
压差计，管内径应不小于8 mm,
充以清水。必要时允许加入微量水溶性染料，以利读数。
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处，用两只温度测量仪测量。
两只温度测量仪在圆周方向上错开90°角，并与喷嘴压差取压口错开45°角。温度测量仪应沿管道径向
直接插入，不允许使用套管。从管道内壁计起，插入深度应为管径的1/3～1/2,当管径大于300
mm 时，插入深度取100 mm 。 温度测量仪杆身应与管道绝热。
8.3.2.2 温度的测量精度应符合7.3.3.3的规定。
喷嘴直径测量应按7.3.4. 1和7.3.4.2的规定。
8.4.1 流量系数α与膨胀系数ε的乘积按式(15)计算。
ae =C(pb/p₁)¹/2 ………………………… (15)
式 中 ：
p₁—— 喷嘴上游气体压力，单位为帕(Pa);
pb—— 试验处大气压力，单位为帕(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式(11)计算。
8.4.3
未计及冷凝水的压缩机容积流量按式(13)计算，对于空压机，按式(16)计算，若空压机吸气压力
等于试验处大气压力时，按式(17)计算。
(16)
(17)
式 中 ：
Q — 未计及冷凝水的压缩机容积流量，单位为立方米每秒(m³/s);
C —— 喷嘴系数，按图10的规定从表8中选取；
d — 喷嘴直径，单位为米(m);
Tx— 压缩机1级吸气温度，单位为开(K);
Dxl 压缩机1级吸气压力，单位为帕(Pa);
△p 喷嘴压差，单位为帕(Pa);
T₁ — 喷嘴上游气体温度，单位为开(K);
pb — 试验处大气压力，单位为帕(Pa)。
GB/T 15487—2015
style="width:11.53348in;height:8.64006in" />
喷嘴上游气体绝对温度T(K)
图10
选择喷嘴系数特性线图
表8 喷嘴系数C
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GB/T 15487—2015
8.5.1 按 本 章 所 规 定 的 测 量 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ε按式(10)计算，流量系数按式(18)计算。
style="width:2.02661in;height:0.69344in" />
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 ；
b 试 验处大气压力，单位为帕(Pa);
pi— 喷 嘴 上 游 气 体 压 力 ， 单 位 为 帕(Pa)。
8.5.3 不计β,Rep 的不确定度，流量系数的不确定度按式(19)计算。
style="width:2.52001in;height:0.61336in" />
式中：
β — 直径比。
………………………… (18)
………………………… (19)
8.5.4 膨 胀 系 数 ε 的 不 确 定 度 按 式 ( 1 4 ) 计 算 。
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1:圆弧文丘里喷嘴测量装置和测量流量的方法是 ISO1217:1986
采用的装置和方法。
注2:本章定义临界流状态是指气流在喷嘴喉部达到音速。
9.1.1 测 量 装 置 的 组 成 和 布 置
用 圆 弧 文 丘 里 喷 嘴 ( 本 章 内 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 1 1 布 置 。
说明：
style="width:8.76661in;height:3.84648in" />1— 穿孔板(见图6);
管 径 D 应符合9.1.5.2的规定。
测温点。
b 取压口。
图 1 1 圆 弧 文 丘 里 喷 嘴 测 量 装 置 示 意 图
GB/T 15487—2015
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。
喷嘴应按图12和表9给出的尺寸加工，并符合7.1.2.1、7.1.2.3和7.1.2.4的规定。
style="width:8.29335in;height:3.99344in" />
图12 喷嘴
表 9 喷嘴尺寸
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整流器应符合7.1.3的规定。
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。
9.1.5.2
连接整流器与喷嘴的直管段的管径应大于等于四倍的喷嘴直径，长度应大于二倍的管径，内表
面应光滑，不得有沉积物。
9.1.5.3
在喷嘴上游二倍管径到喷嘴(包括喷嘴)范围内应保温，但不得影响喷嘴排气。
GB/T 15487—2015
取压口位于喷嘴上游，距离喷嘴端面一倍管径截面处，采用管壁取压方式测量喷嘴上游气体压力，
7.3.2.2 和[7.3.2.3](https://7.3.2.3
7.3.3.2 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℃。
9.3.1 临界流系数按式(20)计算。
C*=0.684858+(3.70575-4.76902×10-²t₁+2.63019×10-⁴t²)×10-³pi
………………………… ( 20)
式中：
C*—— 临界流系数；
t₁— 喷嘴上游气体温度，单位为摄氏度(℃);
p₁—— 喷嘴上游气体压力，单位为兆帕(MPa)。
9.3.2 流经喷嘴的气体质量流量按式(21)计算。
style="width:4.75335in;height:0.68662in" /> ( 21)
式中：
9m—- 流经喷嘴的气体质量流量，单位为千克每秒(kg/s);
d ——喷嘴直径，单位为毫米(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=0.9888;
p₁— 喷嘴上游气体压力，单位为兆帕(MPa);
Ti—— 喷嘴上游气体温度，单位为开(K);
R— 气体常数，单位为焦耳每千克开(J/kg ·K), 对于空气取R=287. 1 J/kg ·K。
9.3.3 未计及冷凝水的空压机容积流量按式(22)计算。
style="width:3.7867in;height:0.70664in" /> ( 22)
式中：
Q。 — 未计及冷凝水的空压机容积流量，单位为立方米每秒(m³/s);
d —— 喷嘴直径，单位为毫米(mm);
C*- 临界流系数；
1 喷嘴上游气体压力，单位为兆帕(MPa);
T₁- 喷嘴上游气体温度，单位为开(K);
px— 压缩机1级吸气压力，单位为兆帕(MPa);
Tx— 压缩机1级吸气温度，单位为开(K)。
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估算值为±2.5%。
GB/T 15487—2015
10.1.1
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。
10.1.2
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：
a) 流 量 =q±ðq;
b) 流 量 =q(1±dq/q);
c) 流 量 =q 在1000q/q% 之内。
10.1.3 流量测量不确定度详细计算方法应参照GB/T 2624。
10.1.4 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/T3853
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。
10.1.5 本标准认为对于多数实用场合下，e、△p 和p;
的不确定度彼此独立，同时也与α和d 的不确定 度无关。
10.2.1 如果用于流量 q 计 算 的 各 独 立 量 为 Xi 、X₂ 、X 。 … …X,,
流量可以表示为它们的函数，见式
(23):
且 X 、X₂ 、X … …X,
计算：
q=f(Xi 、X₂ 、X₃ … …X) ………… …………… ( 23)
相应的不确定度为 δX₁ 、oX₂ 、OX 。 … …0X,, 则流量的不确定度按式(24)
style="width:9.00655in;height:0.70664in" />
(24)
10.2.2 如果变量 X; 测量了若干次，各次测量都是独立的，则 X;
单独测量的不确定度按式(25)计算：
style="width:3.50664in;height:1.08658in" /> (25)
式 中 ：
X — 各次测量的算术平均值；
X,—— 各次单独测量的观测值；
n ——测量次数。
10.2.3 如果变量X; 测量了若干次，各次测量都是独立的，那么，其平均值X,
是最可信值，它的不确定
度按式(26)计算：
δX,=8X;/√n ………………………… (26)
式 中 ：
δX;——X, 单独测量的不确定度；
n —— 测量次数。
10.2.4 如果变量 X; 不能重复测量或重复次数太少，则应估算出 X,
取值可能的最大上、下偏差，X; 的
单独测量不确定度为此最大上、下偏差和的一半。
style="width:4.69986in;height:0.72666in" />
style="width:11.15336in;height:0.74008in" />GB/T 15487—2015
10.3.1 质量流量不确定度qm 实用公式为式(27):
2
………………………… (27)
10.3.2 在用喷嘴装置测量气体流量时，压缩机一级吸气状态的容积流量
Q。(未计入冷凝水)按式(28)
计算：
style="width:4.08673in;height:0.68662in" /> ……………………… ( 28)
以公式(28)为基础，压缩机容积流量不确定度 δQ。实用公式为式(29):
style="width:10.30659in;height:0.70664in" />
2
…………
… … ( 29)
注：式中各符号含义见第7章和第8章。
10.3.3 对于采用流出系数 C 代替流量系数α计算流量时，式(27)和式(29)中
oa/a 应 换 为oC/C, 同 时 不计入变量β不确定度的影响。
10.4.1 压力测量的不确定度
10.4.1.1 弹簧管型压力表的不确定度op 按式(30
 |
………………………… |
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|---|
式 中 ；
G — 以百分数表示的压力表精度级(如果压力表高于0.2级，取G=0.2);
Dm 压力表满刻度值；
pa—— 实测压力值。
10.4.1.2 对精度为±10 Pa ( 或 1 mmH₂O) 内，其测量不确定度δ△p 按式(31)计算。 |
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|---|---|---|---|
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………………………… |
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30)
的 范 围
当△p>10'Pa 时 ：
style="width:1.81987in;height:0.65318in" />
…………… …………
(32)
10.4.2 温度测量的不确定度
10.4.2.1
对于校验合格，使用正确的棒式水银温度计，其测量值的不确定度 δT
符合表10的规定。
GB/T 15487—2015
表10 棒式水银温度计测量温度的不确定度 δT 单位为摄氏度
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对于校验合格，二次仪表在0.1级以上的热电偶或电阻温度计，其测量值的绝对不确定度取
如测量仪表经法定计量部门标定，并给出其测量不确定度，则测量不确定度按标定证书
取值。
GB/T 15487—2015
(规范性附录)
用充罐法测量压缩机容积流量
A.1 概述
用充罐法测量压缩机容积流量，由于截止阀可能的泄漏以及难以准确测量储气罐内气体温度，因此
测量误差比节流装置测量方法大。
A.2 测量装置
A.2.1 测量装置示意图如图 A.1。
全部管路、阀门及附件均应进行密封性检查，不应泄漏。
style="width:10.23328in;height:3.17328in" />
说明：
2——缓冲器；
3——排液阀；
4——放空阀；
5——连通阀；
6——储气罐。
图 A.1 充罐法系统示意图
A.2.2
缓冲器2的容积应保证压缩机向缓冲器充气至公称排气压力的时间不少于30 s;
储气罐6的容
积应保证压缩机向储气罐充气至公称排气压力的时间不少于5 min。
A.2.3
准确测量储气罐6的容积，测量的相对误差应不大于±0.2%,推荐充水测量。计算流量用储气
罐容积V 包括连通阀5与储气罐之间的管道容积。
A.3 测量步骤
A.3.1
微微开启放空阀4,关闭连通阀5,启动压缩机，首先向缓冲器2充气。调节放空阀4,保持压缩
机规定的排气压力，压缩机运转稳定后，排净缓冲器和储气罐中的冷凝液，并记录储气罐内气体的温度
Tk和压力pu。
A.3.2 稍微开大放空阀4使缓冲器内气体压力下降，然后关闭阀4。
A.3.3
这时，压缩机继续向缓冲器充气，当达到规定压力时，缓慢开启连通阀5向储气罐6充气，并保
GB/T 15487—2015
持缓冲器内气体压力为规定的排气压力。
A.3.4
当储气罐6内气体压力接近规定排气压力的90%时，进一步开大连通阀5使缓冲器2内压力略
微下降，然后关闭阀5。这时，缓冲器内压力将回升，当达到规定的排气压力时，压缩机停车或卸载。
A.3.5
充气时间应以开启连通阀5向储气罐6充气时开始计算，直到全闭阀5后，缓冲器2内压力达
到规定排气压力的瞬时为止。
A.3.6 充气结束，储气罐热平衡后，记录罐内气体的温度 T 和压力pk,
然后排放冷凝液并进行称量。
A.4 流量计算
A.4. 1 未计及冷凝液的压缩机容积流量按式(A. 1) 计算：
style="width:2.92671in;height:0.69344in" /> ………… …………… (A.1)
式中：
Q。 - 未计及冷凝水的压缩机容积流量，单位为立方米每分(m³/min);
Vx— 储气罐容积，单位为立方米(m³);
t — 充气时间，单位为分(min);
px- 压缩机1级吸气压力，单位为兆帕(MPa);
Tx—— 压缩机1级吸气温度，单位为开(K);
pu— 充气开始前储气罐内气体压力，单位为兆帕(MPa);
Tu— 充气开始前储气罐内气体温度，单位为开(K);
p₂— 充气终止，热平衡后储气罐内气体压力，单位为兆帕(MPa);
T— 充气终止，热平衡后储气罐内气体温度，单位为开(K)。
A.4.2 如果压缩气体需要按真实气体处理，则在用A.4. 1
计算流量时应计及气体的可压缩性系数，按
式(A.2) 计算。
style="width:3.28669in;height:0.70004in" /> … … … … … … … … … …(A.2)
式中：
5k₂— 充气终止，热平衡后储气罐内气体的可压缩性系数。
GB/T 15487—2015
(规范性附录)
用称瓶法测量压缩机容积流量
B.1 概述
用称瓶法测量压缩机容积流量的方法适用于小容积流量的高压压缩机，由于截止阀可能的泄漏，因
此测量误差比节流装置的测量方法大，但排除了难以准确测量储气罐内气体温度的影响，测量精度较充
罐法高。
B.2 测量装置
B.2.1 测量装置示意图如图 B.1。
全部管路、阀门及附件均应进行密封性检查，不应泄漏。
style="width:10.1266in;height:3.07318in" />
说明：
2——缓冲器；
3——排液阀；
4——放空阀；
5——连通阀；
6——连通阀；
7——储气罐。
图 B.1 称瓶法系统示意图
B.2.2 缓冲器2和储气罐7的容积应不小于附录 A 中 A.2.2 的规定。
B.2.3
带阀6准确测量储气罐容积，测量误差应不大于±0.2%,推荐充水测量。
B.2.4 带阀6准确称量储气罐净重g, 测量误差应不大于±0.2%。
注：净重g 不包括储气罐内气体或液体重量。
B.3 测量步骤
B.3.1
试验时全开连通阀5,用阀6控制压力和向储气罐中充气，试验步骤按附录 A 中
A.3.1～A.3.5
的规定进行。
B.3.2 关闭阀5,并从阀6前拆掉连接管路。
B.3.3 准确称量充气后储气罐总重量 G, 测量误差应不大于±0.2%。
GB/T 15487—2015
B.4 流量计算
未计及冷凝水的压缩机容积流量按式(B. 1) 计算：
style="width:3.16665in;height:0.66682in" /> …………………
式中：
Qo—- 未计及冷凝水的压缩机容积流量，单位为立方米每分(m³/min);
t — 充气时间，单位为分(min);
px—— 压缩机1级吸气状态下气体密度，单位为千克每立方米(kg/m³);
G— 充气后储气罐总重量，单位为千克(kg);
g —— 储气罐净重，单位为千克(kg);
Vk— 储气罐容积，单位为立方米(m³);
ph—— 充气前储气罐内气体密度，单位为千克每立方米(kg/m³)。
GB/T 15487—2015
(规范性附录)
用气柜法测量压缩机容积流量
C.1 概述
气柜法适用于从气柜吸气的压缩机容积流量的测量，测量误差比节流装置测量方法大。试验宜在
阴天或夜间进行。
C.2 测量装置
C.2.1 测量装置示意图如图 C.1。
style="width:8.92001in;height:3.33866in" />
说明：
1——进气阀；
3——连通阀；
4——压缩机。
图 C.1 气柜法系统示意图
C.2.2 准确测量气柜的有效截面积A 或按竣工图确定。
C.2.3 检查测量系统各阀门以及压缩机各级连接管路，不应有泄漏。
C.2.4
在正式试验前或试验后，应在整个气柜到压缩机吸气口范围内做泄漏试验，确定测量系统的外
泄漏量 Q, 泄漏试验应尽可能模拟实际运行工况。
C.2.5 气柜内气体压力应用水柱压差计在气柜出口测量，精度不低于±10 Pa。
C.2.6
气柜内气体温度应在气柜出口处测量。如果采用玻璃棒式水银温度计测量温度，其刻度应小于
等于0.2℃。
C.3 测量步骤
C.3.1
试验应按步骤进行，除被测压缩机和气源造气外，试验开始前应有效地切断气柜与外界的一切
联系，并且尽量关闭靠近气柜处的阀门。
C.3.2
试验开始，工况稳定后，加大气柜进气量，待气柜升至一定高度时，切断气柜进气，此时气柜应平
稳下降。在下降过程中，测量一段时间x 内气柜的下降高度△h
或者测量气柜下降一定高度△h 所需要
的时间t。 不论哪种方法，气柜上应均匀分布四个测点，测量时间 x 应不少于5
min, 下降高度△h 的 测
GB/T 15487—2015
量误差应不大于±2 mm, 时间 t 的测量误差应不大于±0.5 s
。用于流量计算的下降高度△h 或测量时
间t 为四个测点测量值的平均值。
C.3.3 在测量时间内，应两次读取气柜内气体的压力 pi 和温度 Th,
以及压缩机各测点的测量值。
C.3.4
尽量在气柜升降的同时，用干式或湿式流量计测量压缩机各级填函的外泄漏量
QL。
C.3.5
上述测量步骤完成后，打开气柜进气阀，开始向气柜充气，待气柜上升到一定高度后进行第二次
测量。每一工况，应测量三次。
C.4 流量计算
C.4. 1 压缩机容积流量(1级吸气状态)按式(C. 1) 计算：
style="width:3.65328in;height:0.64658in" /> … … … … … … … … … …(C. 1)
式中：
Q — 压缩机容积流量(1级吸气状态),单位为立方米每分(m³/min);
ph 气柜内气体压力，单位为兆帕(MPa);
px— 压缩机1级吸气压力，单位为兆帕(MPa);
Th - 气柜内气体温度，单位为开(K);
Tx — 压缩机1级吸气温度，单位为开(K);
A — 气柜有效截面积，单位为平方米(m²);
△h — 气柜下降高度测量值，单位为米(m);
t —— 气柜下降时间测量值，单位为分(min);
Qn —
换算到压缩机1级吸气状态下的气柜系统泄漏量，单位为立方米每分(m³/min);
Q —
换算到压缩机1级吸气状态下的各级填函外泄漏量，单位为立方米每分(m³/min)。
注：公式中ph 是绝对压力。
C.4.2
对于气柜到压缩机之间有增压设备和/或工艺装置时，容积流量计算应考虑到从气柜到压缩机
之间冷凝水的析出以及化学反应对气体体积带来的改变。
GB/T 15487—2015
(规范性附录)
用流量计测量压缩机容积流量
D. 1 概述
采用干式或湿式流量计直接测量压缩机容积流量，测量范围和精度受流量计的限制。
D.2 测量装置
D.2. 1 在测量前应对流量计进行泄漏检查，流量计不应有泄漏。
D.2.2 对于采用液体密封的流量计，液体应饱和于被测气体。
D.3 测量
D.3. 1 在测量流量的同时应记录流量计进口的气体压力p 和温度 Ti。
D.3.2 每工况测量次数为五次，记录流量计的读数 qv,
如果流量计读数是累计流量，则每次测量应不
少于5 min。
D.4 流量计算
未计及冷凝水的压缩机容积流量按式(D.1) 计算：
style="width:1.7733in;height:0.6666in" /> … … … … … … … … … …(D. 1)
式中：
Q。 — 未计及冷凝水的压缩机容积流量，单位为立方米每分(m³/min);
qv- 单位时间流量计读数，单位为立方米每分(m³/min);
p:— 流量计进口的气体压力，单位为兆帕(MPa);
Tr- 流量计进口的气体温度，单位为开(K);
pxi—— 压缩机1级吸气压力，单位为兆帕(MPa);
Tx— 压缩机1级吸气温度，单位为开(K)。
GB/T 15487—2015
(资料性附录)
管壁等效粗糙度 K 值举例
表E.1 举例说明不同材料的管道管壁等效粗糙度 K 值。
表 E.1 管壁等效粗糙度K 值
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更多内容 可以 GB-T 15487-2015 容积式压缩机流量测量方法. 进一步学习