LWQ氣體渦輪流量(liàng)計标定精度

摘 要：分析影(yǐng)響氣體渦輪流量(liang)計标定精度的各(gè)種因素，并提出了(le)解決的方法。 影響标定精度的(de)因素 2.2 标定壓(yā)力與标定溫度的(de)影響 2.2.1 渦輪表(biao)的流動特性 當流量大于始動(dòng)流量值後，随着流(liu)量的增加，渦輪旋(xuán)轉角速度也将增(zeng)大。在測量範圍内(nèi)，流體産生的阻力(lì)矩 T将成爲影(ying)響流量計特性的(de)主要困素。相對來(lái)說，由軸承及其🚩它(tā)機械傳動部件摩(mo)擦産生的機械阻(zǔ)力矩就比較小了(le)。以下讨論中，假定(ding)機械阻力矩爲 0，則儀表系數： K=B - C[T/ρQ2 ] （ 1） 式中(zhōng)： Q——管内流體的(de)流量； B、 C——常(chang)數。 由于在不(bú)同的流動狀态下(xià)，流體産生阻力的(de)機理不同，效果也(ye)不同，所以對層流(liú)流動狀态和紊流(liú)流動狀💘态将分别(bié)進行😍讨論⭐。 區(qu)分層流流動狀态(tài)和紊流流動狀态(tài)必須引入雷諾數(shù)（ Re）的概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式中： Q——管内流體的流(liu)量； d——管道直徑(jing)； ν——管内流體的(de)運動粘度。 通(tōng)常 Re≥2320是管内流(liu)動由層流流動狀(zhuang)态轉變爲紊流流(liu)動狀态的🐇判斷依(yī)據。 在層流流(liú)動狀态時，流體流(liu)動阻力矩 T與(yu)流體動力牯度（也(ye)稱粘度） μ、流體(tǐ)流量 Q成正比(bǐ)，即 T=C1μQ。式中， C1爲常數，代入式（ 1）可知：若粘度變(biàn)化，則儀表系數 K也随之變化；若(ruò)粘度不變．則 K将随流量的增加(jiā)而增加。 在紊(wen)流流動狀态時，流(liú)體流動阻力矩 T與流體密度和(he) Q2成正比．此時(shí)可計流體粘度的(de)影響．即 T=C2ρQ2，式中(zhōng)， C2爲常數，代入(rù)式（ 1）可知：在紊(wěn)流流動狀态時，儀(yi)表系數 K僅與(yu)儀表本身結構參(cān)數有關，而與流量(liang) Q、流體粘度 μ等參數無關，可(ke)近似爲常數。隻有(yǒu)在這種狀态下，儀(yi)表系數 K才真(zhen)正顯示了常數的(de)性質。儀表系數 K爲常數的這個(ge)區間，也就是該流(liu)量計的測量範圍(wei)。 2.2.2 溫度、壓力的(de)變化對标定精度(du)影響的分析 運動粘度 ν爲(wei)動力粘度與流體(ti)密度 ρ的比值(zhi)。根據流體粘度與(yǔ)溫度之間的關系(xi)、雷諾數💔的定義及(ji)氣體狀态方程可(kě)知，在一定的溫度(dù)範圍🥰内，随着溫度(dù)的提高，在同💞樣流(liu)量下雷諾數也增(zeng)加。根據層流、紊流(liú)的判定條件可知(zhī)：溫度的增加，使流(liú)體在較小流量即(jí)可達到紊流☁️狀态(tài)這樣，渦輪表實🤞際(jì)進入精度範圍的(de)小流量 Qamin将減(jiǎn)小。 而如果溫(wēn)度不變，随着壓力(lì)的提高．在同樣流(liú)量下雷諾數也❗增(zeng)加。根據層流、紊流(liú)的判定條件可知(zhi)：壓力的增加，使流(liú)體在較小🌂流量即(jí)可達到紊流狀态(tài)，這樣流👣量計實際(ji)進入精度範圍的(de)小流量 Qamin将減(jiǎn)小。 2.3 壓縮系數(shu)的變化對标定精(jing)度的影響 壓(yā)縮系數 Z是用(yong)來衡量實際氣體(ti)接近理想氣體程(cheng)度的參數。通常标(biāo)定溫💋度爲常溫、标(biao)定壓力不會太高(gāo)，可以不考慮☎️ Z的影響。 2.4 速度(dù)分布畸變對标定(dìng)精度的影響 渦輪表是速度式(shi)的流量測量儀表(biao)，其儀表特性直☀️接(jiē)受㊙️氣體流動狀态(tài)的影響。對其進口(kǒu)處的速度分布尤(you)爲敏🌈感。進口流💃速(su)的突變和流體的(de)旋轉可使測量誤(wù)🔞差達到不能允㊙️許(xǔ)的程💘度。在标定中(zhōng)，渦輪流量計之前(qián)一般有若十倍管(guǎn)道直徑的直管段(duan)，但往💋往由于直管(guǎn)段長度不夠，進口(kǒu)處流體🔴的旋轉采(cai)能*消除、或由于安(ān)裝流量計時密封(feng)墊片突出而改變(biàn)了流體和👈渦輪葉(yè)片之間的角度，這(zhè)些影響往往使儀(yí)表常數變化 2%或更多。 2.5 輔助(zhù)測量裝置對标定(dìng)精度的影響 數據的正确采集(jí)依賴于溫度、壓力(li)傳感器、定時器、脈(mò)沖計數器的選取(qǔ)及安裝位置的确(que)定。如果傳感👉器精(jīng)度不夠，則不能🔴保(bǎo)證測量值的精度(du)。如果傳感器安裝(zhuang)位置不⛱️合适，則不(bú)能正确測量♻️通過(guo)标準裝置及待測(ce)渦輪表的氣體的(de)實際溫度、壓力值(zhi)。且可能會影響氣(qì)體的流動狀态，導(dǎo)緻渦輪表進口處(chu)的速度分布不均(jun1)，從而影響标定的(de)精度。 2.6 數據的(de)分析處理對标定(dìng)精度的影響 因爲氣體渦輪流(liú)量計是計量一段(duàn)時間内通過他🐉的(de)氣體的體積數，而(er)氣體體積又受壓(ya)力、溫度等因素的(de)影響，且标準裝置(zhi)的示值與真值還(hái)是有點差異的，所(suǒ)以若不充分考慮(lǜ)氣體通過标準裝(zhuang)置、待測表時狀态(tai)的差異以及标準(zhǔn)裝😘置自身的誤差(cha)等因💋素，所造成的(de)誤差将會很♋大。 對于渦輪表示(shì)值精度的标定一(yi)般規定在下述流(liu)😘量進行🥵，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，則該流量點取(qu)消。一般同 *量(liang)點至少測試 3次，取 2次相近(jìn)數據的平均值爲(wèi)測量值。若出現異(yì)常數據，需增加試(shì)驗次數。對于每個(gè)流量再進行如下(xià)的數據分析，設： V'、 V 分别爲時(shí)間 t内實際通(tōng)過标準裝置和待(dài)測表的氣體體積(jī)； V、 Vc 分别爲(wèi)時間 t内标準(zhǔn)裝置和待測表的(de)體積示數； P、 Pc 分别爲通過标(biāo)準裝置和待測表(biǎo)的氣體壓力； TN、 Tc 分别爲通過(guo)标準裝置和待測(ce)表的氣體溫度； ZN、 Zc 分别爲通(tong)過标準裝置和待(dai)測的氣體壓縮系(xi)數； △ P 爲待測表(biao)與标準裝置之間(jiān)的氣體壓力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标準裝(zhuāng)置與待測表之間(jian)的氣體溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲在某流(liú)量點标準裝置的(de)體積示數 VN與(yu)實際通過他的氣(qi)體體積 V' 相比(bi)所得的示值相對(dui)誤差。 fc 爲在某(mou)流量點待測表的(de)體積示數 Vc與(yu)實際通過他的氣(qi)體體積 V相比(bǐ)所得的示值相對(dui)誤差。 由氣體(tǐ)狀态方程可得： 标準裝置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測表(biao) PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當(dang) △ P、 △ T較小時(shí)，把一次項後的誤(wu)差計算舍去，由上(shàng)式可知：忽🈲略 △ P的存在，造成的誤(wu)差爲（ △ P/PN） ×*；忽(hu)略 △ T的存在，造(zao)成的誤差爲（ △ T/TN） ×*；忽略标準裝(zhuang)置自身誤差的存(cun)在，造成的誤差爲(wèi) fN×*，所以必須考(kao)慮氣體通過标準(zhǔn)裝置和待測表時(shi)溫度、壓♌力🐕的差異(yi)以及标準裝置自(zì)身的誤差。 3 提(ti)高标定精度的方(fāng)法 3.1 合理選擇(ze)标準裝置 由(you)于标準渦輪表本(ben)身的特點，它本身(shen)需要每年進🔞行檢(jiǎn)定，當需标定的渦(wō)輪表口徑較小時(shi)（小于 100mm），就不宜(yí)選用渦輪表作爲(wei)标準表。 鑒于(yú)流量越小，雷諾數(shù)越小，則忽略氣體(tǐ)粘性造成的誤差(chà)越太，所以音速噴(pen)嘴标準裝置隻适(shì)合标定🌏大流量、大(dà)口徑的渦輪表。保(bǎo)證喉徑的加工精(jing)度，選📱擇高精☂️度的(de)時間測量裝置都(dou)是十分必要的。爲(wei)使容器氣體溫度(du)盡快均勻穩定，還(hai)應在容器内加裝(zhuāng)攪拌機。 一般(ban)用鍾罩來标定小(xiǎo)口徑、小流量渦輪(lun)表，且選擇🈲鍾罩時(shi)其容積一定要足(zú)夠大，以保證大流(liú)量點标定的精度(du)。爲了保證水質的(de)清潔，鍾罩内的水(shuǐ)應每天更換。當鍾(zhong)罩鼓起後，爲了使(shi)🏃鍾罩内‼️氣體溫度(du)均勻，鍾罩充滿氣(qi)後，應等待 5min之(zhī)後才能開始試驗(yan)。另外，鍾罩與音速(su)噴嘴作爲标準裝(zhuāng)置還需🔞利用空調(diao)、幹燥器等設旋保(bǎo)證标定所需的标(biao)準環境。 3.2 消除(chu)标定壓力與标定(ding)溫度的影響 标定裝置必須立(li)于空間足夠大的(de)試驗室内，保證标(biāo)準裝置、待測渦輪(lún)表不在單方向受(shou)熱（如太陽的輻射(she)、加熱器或🌈其他熱(rè)源）。試驗室中的溫(wen)度變化不得超過(guo) 20±5℃ 的溫度(du)範圍。由于渦輪表(biao)進入精度的流量(liàng)範圍與表壓及👨‍❤️‍👨當(dang)地🍉的大氣壓力有(yǒu)關，所應明确指出(chu)标定時的🛀表壓及(jí)當地的💋大氣壓力(lì)。 3.3 消除标定系(xi)統中管路設計方(fang)面的影響 爲(wèi)了有效地消除旋(xuán)轉流．應在渦輪表(biǎo)前安裝必要的直(zhi)管段，且在渦輪表(biao)前加裝整流器，并(bìng)保證管道及流🙇‍♀️量(liang)計密封墊片❓良好(hao)定位，不使突出。爲(wei)了保證流體的正(zhèng)常流動特性🈚，消除(chu)流✔️量計後💃🏻的各種(zhǒng)管件、閥門的不良(liang)影響，流量計後也(ye)應保證至少 5倍以上管道直徑(jing)的直管段。 3.4 消(xiao)除輔助測量裝置(zhì)方面的影響 選擇高精度的溫(wen)度、壓力傳感器、定(dìng)時裝置等輔助設(shè)施，其精度必須高(gao)于待測渦輪表所(suǒ)需精度 l~2級，且(qie)安裝位置應合适(shì)。 3.5 數據的分析(xī)處理 計算待(dai)測表的誤差必須(xū)考慮氣體通過标(biāo)準裝置和待測表(biao)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時❄️溫度、壓力的差(cha)異以及标準裝置(zhì)自身💯的誤差。若忽(hū)略通過标準♍裝置(zhi)和待測表的氣體(tǐ)壓縮系數的差異(yi)，可求得待測渦輪(lun)表在某 *量點(dian)的相對示值誤差(cha)。 4 結論 （ 1）标定小口徑、小(xiǎo)流量的渦輪表應(ying)選用鍾罩标準裝(zhuāng)置，标定大口徑、大(dà)流量的渦輪表應(yīng)選用音速噴嘴♍，對(dui)于口徑✊爲 100mm以(yǐ)及大于 100mm的渦(wo)輪流量計也可選(xuan)用标準渦輪表作(zuo)爲标準裝置，但㊙️每(měi)年需重新檢定 1次。 （ 2）合(hé)理設計标定系統(tong)，保證氣體渦輪流(liu)量計有足夠的前(qián)後🆚直⚽管🔱段，如受管(guan)線的限制使直管(guǎn)段長度不夠，則應(ying)在🍉流量計前☎️加裝(zhuāng)整流器。氣質較髒(zang)時，應加裝過濾💃器(qi)，避免雜質對系統(tǒng)的影響。當氣質的(de)含水🏃量較大時．應(ying)加裝脫水幹燥裝(zhuāng)置。 （ 3）選擇(zé)設計方案，選擇高(gao)精度的溫度、壓力(li)傳感器、定時裝置(zhi)等輔🐇助設旋，其精(jīng)度必須高于待測(cè)渦輪表所需💰精度(dù) 1~2級，将系統誤(wu)差降爲小。 （ 4）嚴格按操作規(guī)程進行标定，滿足(zú)标定所需要的溫(wēn)度、壓力、濕☀️度等環(huan)境條件。 （ 5）正确處理數據，充(chong)分考慮氣體通過(guo)标準裝置、待測⭐表(biǎo)時狀态的☂️差異以(yi)及标準裝置自身(shēn)的誤差。标準裝置(zhi)應認真維護，并依(yi)照技術*的規定定(dìng)期進行檢定。