LWQ氣體渦輪流(liu)量計标定精度(du)

摘 要(yào)：分析影響氣體(ti)渦輪流量計标(biao)定精度的各種(zhǒng)因素，并提出了(le)解決的方法。 影響标定精(jing)度的因素 2.2 标定壓力與标(biāo)定溫度的影響(xiang) 2.2.1 渦輪表的(de)流動特性 當流量大于始(shi)動流量值後，随(suí)着流量的增加(jia)，渦輪旋轉角速(sù)度也将增大。在(zài)測量範圍内，流(liú)體産生的🍓阻力(li)💃矩 T将成爲(wèi)影響流量計特(te)性的主要困素(su)。相對來說，由軸(zhóu)承及其它機械(xiè)傳動部件摩擦(ca)産生的機械阻(zǔ)力矩就🌈比較🐇小(xiǎo)了。以下讨論中(zhōng)，假定機械阻力(lì)矩爲 0，則儀(yí)表系數： K=B - C[T/ρQ2 ] （ 1） 式中： Q——管内流體的(de)流量； B、 C——常數。 由于(yu)在不同的流動(dòng)狀态下，流體産(chan)生阻力的機理(li)不同，效果🏃‍♂️也不(bú)同，所以對層流(liu)流動狀态和紊(wen)流流♊動狀态将(jiāng)分别進行讨論(lùn)。 區分層流(liú)流動狀态和紊(wěn)流流動狀态必(bì)須引入雷諾數(shù)（ Re）的概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式(shi)中： Q——管内流(liu)體的流量； d——管道直徑； ν——管内流體的運(yun)動粘度。 通(tōng)常 Re≥2320是管内(nei)流動由層流流(liú)動狀态轉變爲(wèi)紊流流動狀态(tai)的判斷依🔅據。 在層流流動(dòng)狀态時，流體流(liú)動阻力矩 T與流體動力牯(gǔ)度（也稱粘度） μ、流體流量 Q成正比，即 T=C1μQ。式中， C1爲(wèi)常數，代入式（ 1）可知：若粘度(dù)變化，則儀表系(xì)數 K也随之(zhī)變化；若粘度不(bu)變．則 K将随(suí)流量的增加而(ér)增加。 在紊(wen)流流動狀态時(shi)，流體流動阻力(lì)矩 T與流體(tǐ)密度和 Q2成(cheng)正比．此時可計(jì)流體粘度的影(yǐng)響．即 T=C2ρQ2，式中(zhong)， C2爲常數，代(dài)入式（ 1）可知(zhi)：在紊流流動狀(zhuang)态時，儀表系數(shù) K僅與儀表(biǎo)本身結構參數(shù)有關，而與流量(liang) Q、流體粘度(du) μ等參數無(wu)關，可近似爲常(cháng)數。隻有在這種(zhong)狀态下，儀表🔞系(xi)數 K才真正(zheng)顯示了常數的(de)性質。儀表系數(shù) K爲常數的(de)這個區間，也就(jiu)是該流量計的(de)測量範圍。 2.2.2 溫度、壓力的變(bian)化對标定精度(dù)影響的分析 運動粘度 ν爲動力粘度(du)與流體密度 ρ的比值。根據(jù)流體粘度與溫(wen)度之間的關系(xi)、雷諾數的定義(yi)💞及氣體狀态方(fang)程可知，在一定(ding)的溫度範圍内(nèi)，随着溫度的提(ti)高，在同❗樣流量(liang)下雷諾數也增(zēng)加。根據層流、紊(wěn)流的判定條件(jian)可知：溫度的增(zēng)加，使流體在較(jiao)小流量即可🌈達(dá)到紊流狀态這(zhè)樣，渦輪表實際(jì)進入精度範圍(wei)的小流量 Qamin将減小。 而(ér)如果溫度不變(biàn)，随着壓力的提(tí)高．在同樣流量(liàng)下🔱雷諾🙇🏻數也增(zēng)加。根據層流、紊(wen)流的判定條件(jian)可知：壓力的增(zēng)加，使流體在較(jiao)小流量即可達(da)到紊流狀态，這(zhè)樣流量計實際(ji)進入精度範💋圍(wéi)的小流量 Qamin将減小。 2.3 壓(ya)縮系數的變化(huà)對标定精度的(de)影響 壓縮(suō)系數 Z是用(yong)來衡量實際氣(qì)體接近理想氣(qì)體程度的參數(shu)。通常标定溫度(du)爲常溫、标定壓(yā)力不會太高，可(ke)以不考慮 Z的影響。 2.4 速(su)度分布畸變對(dui)标定精度的影(ying)響 渦輪表(biao)是速度式的流(liu)量測量儀表，其(qi)儀表特性直接(jie)受氣體流💰動狀(zhuang)态的影響。對其(qí)進口處的速度(du)分布尤爲敏感(gan)。進口流速的突(tu)變和流體的旋(xuán)轉可使👣測量誤(wù)差達到不能允(yǔn)許的程❄️度。在标(biāo)定中，渦輪流量(liàng)計之前🌈一般有(yǒu)若十倍管道🆚直(zhi)徑的直管段，但(dàn)往🔴往由于直管(guǎn)段長度不夠，進(jìn)口處流體👄的旋(xuan)轉采能*消除、或(huò)由于安裝流量(liàng)計時密封墊片(piàn)突出而改變了(le)流體和渦輪葉(yè)片之間的角度(du)，這🔅些影響往往(wang)使🌈儀表常數變(bian)化 2%或更多(duo)。 2.5 輔助測量(liang)裝置對标定精(jīng)度的影響 數據的正确采(cǎi)集依賴于溫度(du)、壓力傳感器、定(dìng)時器、脈沖計數(shu)器的選取及安(ān)裝位置的确定(dìng)。如果傳感器精(jing)度不夠，則🌈不能(neng)保證測量值的(de)精度。如果傳感(gǎn)器安裝位置不(bú)合适，則不能正(zheng)确測量通過标(biāo)準裝置及待測(ce)渦輪表的氣體(ti)的實際溫度、壓(ya)力值。且可✏️能會(huì)影響氣體的流(liu)動狀态，導緻渦(wō)輪表進口處的(de)速度分布不📧均(jun1)，從而影響标定(ding)的精度。 2.6 數(shu)據的分析處理(lǐ)對标定精度的(de)影響 因爲(wei)氣體渦輪流量(liang)計是計量一段(duan)時間内通過他(tā)的氣體的體積(jī)數，而氣體體積(ji)又受壓力、溫度(dù)等因素的影響(xiang)🏒，且标準裝置的(de)示值與真值還(hai)是有點差異的(de)，所以若不🛀充分(fen)考慮氣體通過(guò)标準裝置、待測(ce)表時狀态的差(chà)異以及标準裝(zhuāng)置自身的誤差(cha)等因🔞素，所造成(chéng)的誤差将會很(hen)大。 對于渦(wō)輪表示值精度(du)的标定一般規(gui)定在下述流量(liàng)進行，即 Qmin 、 0.05 Qmax、 0.1 Qmax、 0.25 Qmax、 0.4 Qmax、 0.7 Qmax和 Qmax。若 0.05 Qmax和 0.1 Qmax小于 Qmin，則該(gai)流量點取消。一(yī)般同 *量點(diǎn)至少測試 3次，取 2次相(xiàng)近數據的平均(jun)值爲測量值。若(ruo)出現異常數據(jù)，需增加試驗🤞次(cì)數。對于每個流(liú)量再進行如下(xia)的數據分析，設(she)☁️： V'、 V 分别(bié)爲時間 t内(nei)實際通過标準(zhun)裝置和待測表(biao)的氣體體積； V、 Vc 分别爲(wèi)時間 t内标(biao)準裝置和待測(cè)表的體積示數(shù)； P、 Pc 分别(bié)爲通過标準裝(zhuang)置和待測表的(de)氣體壓力； TN、 Tc 分别爲通(tōng)過标準裝置和(he)待測表的氣體(tǐ)溫度； ZN、 Zc 分别爲通過标(biāo)準裝置和待測(ce)的氣體壓縮系(xì)數； △ P 爲待測(ce)表與标準裝置(zhì)之間的氣體壓(yā)力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标準裝置與(yu)待測表之間的(de)氣體溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲在某(mǒu)流量點标準裝(zhuang)置的體積示數(shù) VN與實際通(tōng)過他的氣體體(ti)積 V' 相比所(suo)得的示值相對(dui)誤差。 fc 爲在(zai)某流量點待測(cè)表的體積示數(shu) Vc與實際通(tōng)過他的氣體體(ti)積 V相比所(suǒ)得的示值相對(dui)誤差。 由氣(qì)體狀态方程可(kě)得： 标準裝(zhuang)置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測表 PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較小時(shí)，把一次項後的(de)誤差計算舍去(qu)，由上式可知：忽(hū)☀️略 △ P的存在(zài)，造成的誤差爲(wei)（ △ P/PN） ×*；忽略(luè) △ T的存在，造(zào)成的誤差爲（ △ T/TN） ×*；忽略标(biao)準裝置自身誤(wù)差的存在，造成(chéng)的誤差爲 fN×*，所以必須考慮(lü)氣體通過标準(zhǔn)裝置和待測表(biao)時溫度🧑🏾‍🤝‍🧑🏼、壓力📱的(de)差異以及标準(zhun)裝置自身的誤(wu)差。 3 提高标(biāo)定精度的方法(fǎ) 3.1 合理選擇(zé)标準裝置 由于标準渦輪(lun)表本身的特點(dian)，它本身需要每(mei)年進行🎯檢定，當(dāng)需♋标定的渦輪(lun)表口徑較小時(shí)（小于 100mm），就不(bú)宜選用渦輪表(biǎo)作爲标準表。 鑒于流量越(yuè)小，雷諾數越小(xiǎo)，則忽略氣體粘(zhān)性造成的誤差(chà)⭕越太，所以音速(su)噴嘴标準裝置(zhi)隻适合标定大(da)流量、大⛹🏻‍♀️口徑的(de)渦輪表。保證喉(hóu)徑的加工精度(dù)，選擇高精度的(de)時🏃‍♂️間測量裝置(zhi)都是十分必要(yao)的。爲使容器氣(qì)體溫度盡快均(jun1)勻穩定，還應在(zai)容器内加裝🔴攪(jiǎo)拌機。 一般(ban)用鍾罩來标定(ding)小口徑、小流量(liang)渦輪表，且選擇(zé)鍾罩🚶時其♍容積(ji)一定要足夠大(da)，以保證大流量(liàng)點标定的精度(dù)。爲了保證水質(zhi)😍的清潔，鍾罩内(nèi)的水應每天更(gèng)換。當鍾罩鼓起(qǐ)後，爲了使鍾罩(zhao)内氣體溫度均(jun)📱勻，鍾罩充滿氣(qi)後，應等待 5min之後才能開始(shi)試驗。另外，鍾罩(zhào)與音速噴嘴作(zuo)爲标準裝置還(hái)👄需利用空調、幹(gàn)燥器等設旋保(bǎo)證标定所🏃需的(de)标準❌環境。 3.2 消除标定壓力(li)與标定溫度的(de)影響 标定(ding)裝置必須立于(yú)空間足夠大的(de)試驗室内，保證(zhèng)标準裝置、待測(ce)渦輪表不在單(dān)方向受熱（如太(tai)陽的輻射、加熱(re)器或其他熱源(yuán)🔴）。試驗室中的溫(wen)度變化不♈得超(chao)過 20±5℃ 的(de)溫度範圍。由于(yu)渦輪表進入精(jing)度的流量範圍(wei)與🐆表壓🏒及當㊙️地(dì)的大氣壓力有(yǒu)關，所應明确指(zhi)出标定時的表(biao)壓及當地的大(dà)氣🔴壓力。 3.3 消(xiao)除标定系統中(zhōng)管路設計方面(mian)的影響 爲(wèi)了有效地消除(chú)旋轉流．應在渦(wō)輪表前安裝必(bi)要的直管🈲段，且(qie)在渦輪表前加(jia)裝整流器，并保(bao)證管道👅及流量(liàng)計密封墊片良(liang)好定位，不使突(tu)出。爲了保證流(liu)體的正常流動(dong)特性🚩，消除流💯量(liang)計後🈲的各種管(guǎn)件、閥門的不良(liáng)影響，流量計後(hòu)也👣應保證至少(shao) 5倍以上管(guan)道直徑的直管(guan)段。 3.4 消除輔(fu)助測量裝置方(fāng)面的影響 選擇高精度的(de)溫度、壓力傳感(gan)器、定時裝置等(děng)輔助設施，其㊙️精(jing)📧度必須高于待(dai)測渦輪表所需(xu)精度 l~2級，且(qie)安裝位置應合(he)适。 3.5 數據的(de)分析處理 計算待測表的(de)誤差必須考慮(lü)氣體通過标準(zhǔn)裝置和待測表(biao)時溫度、壓力的(de)差異以及标準(zhǔn)裝置自身的誤(wù)差。若忽略通過(guo)标準裝置和待(dài)測表的氣體壓(ya)✔️縮系數的差異(yì)，可求得🌈待測渦(wo)輪表在某 *量點的相對示(shi)值誤差。 4 結(jie)論 （ 1）标(biāo)定小口徑、小流(liu)量的渦輪表應(ying)選用鍾罩标準(zhun)裝🏃‍♂️置，标🈲定大口(kou)❄️徑、大流量的渦(wo)輪表應選用音(yīn)速噴嘴，對于口(kǒu)徑爲 100mm以及(ji)大于 100mm的渦(wo)輪流量計也可(ke)選用标準渦輪(lún)表作爲标準裝(zhuang)置，但每年需重(zhong)新檢定 1次(ci)。 （ 2）合理(li)設計标定系統(tong)，保證氣體渦輪(lun)流量計有足夠(gou)的前後直管段(duàn)，如受管線的限(xian)制使直管段長(zhang)度不夠，則應在(zài)流量計前加裝(zhuāng)整流器。氣質較(jiao)髒時，應加裝過(guo)濾器，避免雜質(zhì)對系統的♊影響(xiǎng)。當氣質的含水(shuǐ)量較大時．應加(jiā)裝脫水幹燥裝(zhuāng)置。 （ 3）選(xuǎn)擇設計方案，選(xuǎn)擇高精度的溫(wen)度、壓力傳感器(qi)、定時裝置等輔(fu)✊助設旋，其精度(du)必須高于待測(cè)渦輪表✂️所需精(jīng)度 1~2級，将系(xi)統誤差降爲小(xiao)。 （ 4）嚴格(gé)按操作規程進(jìn)行标定，滿足标(biāo)定所需要的溫(wen)度、壓力、濕度等(deng)環境條件。 （ 5）正确處理(li)數據，充分考慮(lü)氣體通過标準(zhun)裝置、待測表時(shi)狀💰态的差異以(yi)及标準裝置自(zì)身的誤差。标準(zhǔn)裝置🍓應認真維(wéi)💜護，并依照技術(shù)*的規定定期進(jìn)行檢定。