LWQ氣體渦輪流(liú)量計标定精度(du)

摘 要(yao)：分析影響氣體(tǐ)渦輪流量計标(biāo)定精度的各種(zhǒng)因素，并提出了(le)🌏解決的方法。 影響标定精(jīng)度的因素 2.2 标定壓力與标(biao)定溫度的影響(xiǎng) 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(sui)着流量的增加(jiā)，渦輪旋🥰轉角😄速(sù)度也将增大。在(zai)測量範圍内，流(liu)體産生的阻力(li)矩 T将成爲(wei)影響流量計特(te)性的主要困素(sù)。相對來說，由軸(zhóu)承及其它機械(xie)傳動部件摩擦(ca)産生的機械阻(zu)力🌍矩就比較小(xiao)了🌈。以下讨論中(zhōng)，假定機械阻力(li)矩爲 0，則儀(yi)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(yú)在不同的流動(dong)狀态下，流體産(chan)生阻力的機理(lǐ)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(bi)須引入雷諾數(shù)❄️（ Re）的概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式(shi)中： Q——管内流(liú)體的流量； d——管道直徑； ν——管内流體的運(yun)動粘度。 通(tong)常 Re≥2320是管内(nei)流動由層流流(liu)動狀态轉變爲(wèi)紊流流動狀态(tài)的判🌍斷依⛹🏻‍♀️據。 在層流流動(dong)狀态時，流體流(liu)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(xi)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(er)增加。 在紊(wen)流流動狀态時(shi)，流體流動阻力(li)矩 T與流體(tǐ)密度和 Q2成(chéng)正比．此時可計(jì)流體粘度的影(yǐng)響．即 T=C2ρQ2，式中(zhōng)， C2爲常數，代(dài)入式（ 1）可知(zhī)：在紊流流動狀(zhuang)态時，儀表系數(shù) K僅與儀表(biao)本身結構參數(shù)有關，而與流量(liàng) Q、流體粘度(du) μ等參數無(wu)關，可近似爲常(chang)數。隻有在這種(zhǒng)狀态下，儀表系(xì)數 K才真正(zhèng)顯示了常數的(de)性質。儀表系數(shu) K爲常數的(de)這個區間，也就(jiù)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(du)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(xì)、雷諾數的🔴定💯義(yì)及氣💜體狀态方(fāng)程可知，在一定(dìng)的溫度範圍内(nei)，随🌈着溫度的♻️提(tí)高，在同樣流量(liang)下雷諾數也增(zeng)加。根據層流、紊(wěn)流的判定條件(jiàn)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(ji)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(ti)高．在同樣流量(liàng)下雷諾數也增(zeng)加。根據層流、紊(wěn)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(dá)到紊流狀态，這(zhe)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(yā)縮系數的變化(huà)對标定精度的(de)影響 壓縮(suo)系數 Z是用(yòng)來衡量實際氣(qi)體接近理想氣(qi)體程度的參數(shù)。通常👉标定溫度(dù)爲常溫、标定壓(ya)力不會太高，可(ke)以不考慮 Z的影響。 2.4 速(sù)度分布畸變對(duì)标定精度的影(ying)響 渦輪表(biǎo)是速度式的流(liú)量測量儀表，其(qí)儀表特性直接(jie)受氣體流動狀(zhuang)态的影響。對其(qi)進口處的速度(du)分布尤爲敏感(gǎn)。進口流速的突(tu)變和流體的旋(xuan)轉可使測量誤(wu)👈差達到不能允(yǔn)許的程度。在标(biao)定中，渦輪流量(liang)計之前🤟一般有(yǒu)若十倍管道直(zhí)徑的直管段，但(dan)往往由于直管(guan)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(liang)計時密封墊片(pian)突出而改變了(le)流體和渦輪葉(ye)片之間的角度(dù)，這些影響往往(wǎng)使儀表常數變(bian)化 2%或更多(duō)。 2.5 輔助測量(liàng)裝置對标定精(jīng)度的影響 數據的正确采(cǎi)集依賴于溫度(dù)、壓力傳感器、定(ding)時器、脈⛱️沖🐕計數(shù)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(néng)保證測量值的(de)精度。如果傳感(gan)器安裝位置不(bu)合适，則不能正(zheng)确測量通過标(biao)準裝🥰置及待測(ce)渦輪表的😄氣體(ti)的實際溫度、壓(yā)力值。且可能會(huì)影響氣體的流(liú)動狀态，導緻渦(wō)輪表進口處的(de)速度分布不均(jun)，從而影響标定(ding)的精度。 2.6 數(shù)據的分析處理(li)對标定精度的(de)影響 因爲(wèi)氣體渦輪流量(liang)計是計量一段(duàn)時間内通過他(ta)的👄氣體的體積(jī)數，而氣體體積(jī)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(guo)标準裝置、待測(ce)表時狀态的差(cha)異以及标準裝(zhuāng)置自身的誤差(cha)等因⚽素，所造成(cheng)的誤差将會很(hen)大。 對于渦(wo)輪表示值精度(dù)的标定一般規(guī)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(gāi)流量點取消。一(yi)般同 *量點(diǎn)至少測試 3次，取 2次相(xiàng)近數據的平均(jun1)值爲測量值。若(ruo)出現異常數據(ju)，需增加試驗次(ci)數。對于每個流(liu)量再進行如下(xia)的數據分析，設(she)💘： V'、 V 分别(bié)爲時間 t内(nèi)實際通過标準(zhǔn)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(shu)； P、 Pc 分别(bie)爲通過标準裝(zhuāng)置和待測表的(de)氣體壓力； TN、 Tc 分别爲通(tong)過标準裝置和(he)待測表的氣體(tǐ)溫度； ZN、 Zc 分别爲通過标(biao)準裝置和待測(cè)的氣體壓縮系(xi)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(yǔ)待測表之間的(de)氣體溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲在某(mou)流量點标準裝(zhuāng)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(zài)某流量點待測(cè)表的體積示數(shù) 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(duì)誤差。 由氣(qì)體狀态方程可(ke)得： 标準裝(zhuāng)置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測表 PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較小時(shi)，把一次項後的(de)誤差計算舍去(qu)，由上式可知：忽(hu)略 △ P的存在(zài)，造成的誤差爲(wèi)（ △ P/PN） ×*；忽略(luè) △ T的存在，造(zào)成的誤差爲（ △ T/TN） ×*；忽略标(biāo)準裝置自身誤(wu)差的存在，造成(cheng)的誤差爲 fN×*，所以必須考慮(lǜ)氣體通過标準(zhǔn)裝置和待測表(biǎo)時溫度😍、壓力的(de)差異以及标準(zhǔn)裝置自身的誤(wu)差。 3 提高标(biāo)定精度的方法(fa) 3.1 合理選擇(ze)标準裝置 由于标準渦輪(lun)表本身的特點(diǎn)，它本身需要每(měi)年進行檢定，當(dang)需标定的渦輪(lun)表口徑較小時(shi)（小于 100mm），就不(bú)宜選用渦輪表(biao)作爲标準表。 鑒于流量越(yue)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(zhì)隻适合标定大(dà)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(zhì)都🍉是十分必要(yao)的。爲使容器氣(qi)體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼溫度盡快均(jun)勻穩定，還應在(zai)容器内加裝攪(jiǎo)拌機。 一般(bān)用鍾罩來标定(ding)小口徑、小流量(liang)渦輪表，且選擇(ze)鍾♌罩時💘其容積(jī)一定要足夠大(dà)，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(nei)的水應每天更(geng)換。當鍾罩鼓起(qǐ)後，爲了使鍾罩(zhào)内💛氣體溫度均(jun1)勻，鍾罩充滿氣(qi)後，應等待 5min之後才能開始(shǐ)試驗。另外，鍾罩(zhào)與音速噴嘴作(zuo)爲标準裝置還(hai)需利用空調、幹(gàn)燥器等設旋保(bao)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(dìng)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(dan)方向受熱（如太(tài)陽的輻射、加熱(rè)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(yú)渦輪表進入精(jīng)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(da)氣壓力。 3.3 消(xiāo)除标定系統中(zhōng)管路設計方面(miàn)的影響 爲(wèi)了有效地消除(chu)旋轉流．應在渦(wo)輪表前安裝必(bì)要的🛀🏻直📱管段♌，且(qiě)在渦輪表前加(jia)裝整流器，并保(bǎo)證管道及流🐆量(liang)計密封墊片良(liáng)好定位，不使突(tu)出。爲了保證流(liú)體的正常流動(dòng)特性，消除流量(liang)計後💃的各種管(guǎn)件👅、閥門的不良(liang)影響，流量計後(hou)也應保證至少(shao) 5倍以上管(guǎn)道直徑的直管(guǎn)段。 3.4 消除輔(fǔ)助測量裝置方(fāng)面的影響 選擇高精度的(de)溫度、壓力傳感(gǎn)器、定時裝置等(děng)輔助🐕設施，其精(jīng)度必須高于待(dài)測渦輪表所需(xū)精度 l~2級，且(qie)安裝位置應合(hé)适。 3.5 數據的(de)分析處理 計算待測表的(de)誤差必須考慮(lǜ)氣體通過标準(zhun)裝置和待測表(biǎo)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(dai)測表的氣體壓(yā)縮系數的差異(yi)🐉，可求得待測渦(wō)輪表在某 *量點的相對示(shì)值誤差。 4 結(jie)論 （ 1）标(biāo)定小口徑、小流(liu)量的渦輪表應(yīng)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(wō)輪流量計也可(kě)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(lǐ)設計标定系統(tǒng)，保證氣體渦輪(lun)流量計有足夠(gòu)的前後直管段(duan)，如受管線的限(xian)制使直管段長(zhang)度不夠，則應在(zai)流量🈲計前加裝(zhuāng)整流器。氣質較(jiao)髒時，應加裝過(guò)濾器，避免⭐雜質(zhì)對系統的影響(xiang)。當氣質的含水(shui)🤩量較大時．應加(jia)裝脫水幹燥裝(zhuang)⁉️置。 （ 3）選(xuan)擇設計方案，選(xuǎn)擇高精度的溫(wēn)度、壓力傳感器(qi)、定時裝置等🙇🏻輔(fǔ)助設旋，其精度(du)必須高于待測(cè)渦輪表所需精(jing)度 1~2級，将系(xì)統誤差降爲小(xiǎo)。 （ 4）嚴格(gé)按操作規程進(jìn)行标定，滿足标(biao)定所需要的溫(wen)度、壓力、濕度等(deng)環境條件。 （ 5）正确處理(lǐ)數據，充分考慮(lü)氣體通過标準(zhǔn)裝置、待測表時(shí)狀态的差異以(yi)及标準裝置自(zì)身的誤差。标準(zhun)裝置應認真維(wéi)護，并依照技術(shu)*的規定定期進(jìn)行檢定。