LWQ氣體渦輪(lun)流量計标定(ding)精度

摘(zhai) 要：分析(xī)影響氣體渦(wō)輪流量計标(biao)定精度的各(ge)種因素，并提(ti)出了解決的(de)方法。 影(yǐng)響标定精度(du)的因素 2.2 标定壓力與(yu)标定溫度的(de)影響 2.2.1 渦(wō)輪表的流動(dong)特性 當(dāng)流量大于始(shi)動流量值後(hòu)，随着流量的(de)增加，渦輪旋(xuán)轉角速度也(yě)将增大。在測(ce)量範圍内，流(liú)體産生的阻(zǔ)力矩 T将(jiāng)成爲影響流(liu)量計特性的(de)主要困素。相(xiàng)對來說，由軸(zhóu)💯承及🈲其它機(ji)械傳動部件(jian)摩擦産生的(de)機械阻力矩(jǔ)就比較小了(le)。以下讨論中(zhōng)，假定機械阻(zǔ)力矩爲 0，則儀表系數(shù)： K=B - C[T/ρQ2 ] （ 1） 式中： Q——管内流體的(de)流量； B、 C——常數。 由于在不同(tong)的流動狀态(tai)下，流體産生(sheng)阻力的機理(lǐ)不同，效果也(ye)不同，所以對(duì)層流流動狀(zhuang)态和紊流流(liú)🔞動狀态将分(fèn)别進行讨論(lun)。 區分層(céng)流流動狀态(tai)和紊流流動(dong)狀态必須引(yǐn)入雷諾數（ Re）的概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式中： Q——管(guǎn)内流體的流(liu)量； d——管道(dao)直徑； ν——管(guǎn)内流體的運(yun)動粘度。 通常 Re≥2320是(shì)管内流動由(yóu)層流流動狀(zhuàng)态轉變爲紊(wen)流流動狀态(tai)⛹🏻‍♀️的判斷依據(ju)。 在層流(liu)流動狀态時(shí)，流體流動阻(zu)力矩 T與(yu)流體動力牯(gǔ)度（也稱粘度(dù)） μ、流體流(liu)量 Q成正(zheng)比，即 T=C1μQ。式(shi)中， C1爲常(chang)數，代入式（ 1）可知：若粘(zhān)度變化，則儀(yí)表系數 K也随之變化(hua)；若粘度不變(bian)．則 K将随(suí)流量的增加(jiā)而增加。 在紊流流動(dòng)狀态時，流體(ti)流動阻力矩(jǔ) T與流體(tǐ)密度和 Q2成正比．此時(shí)可計流體粘(zhān)度的影響．即(jí) T=C2ρQ2，式中， C2爲常數，代(dai)入式（ 1）可(kě)知：在紊流流(liú)動狀态時，儀(yí)表系數 K僅與儀表本(ben)身結構參數(shu)有關，而與流(liú)量 Q、流體(tǐ)粘度 μ等(deng)參數無關，可(ke)近似爲常數(shu)。隻有在這種(zhǒng)狀态下，儀表(biǎo)系數 K才(cái)真正顯示了(le)常數的性質(zhì)。儀表系數 K爲常數的(de)這個區間，也(yě)就是該流量(liang)計的測量範(fàn)圍。 2.2.2 溫度(du)、壓力的變化(hua)對标定精度(du)影響的分析(xī) 運動粘(zhān)度 ν爲動(dòng)力粘度與流(liú)體密度 ρ的比值。根據(jù)流體粘度與(yǔ)溫度之間的(de)關系、雷諾數(shu)的定義及氣(qi)🔞體狀态方程(cheng)可知，在一定(dìng)的溫度範圍(wéi)内，随😄着溫度(dù)的提高，在同(tong)樣流量下雷(léi)諾數也增加(jia)。根據層👅流、紊(wěn)流的判定條(tiáo)件可💃🏻知：溫度(dù)的增加，使流(liú)體在較小流(liú)量即可達到(dào)紊流狀态這(zhe)樣，渦輪表實(shí)際進入精度(du)🔆範圍的小流(liu)量 Qamin将減(jiǎn)小。 而如(rú)果溫度不變(bian)，随着壓力的(de)提高．在同樣(yàng)流量下雷諾(nuò)數也💰增加。根(gēn)據層流、紊流(liú)的判定條件(jian)可知：壓力的(de)增加，使流⭐體(ti)在🐕較小流量(liàng)即可達到紊(wěn)流狀态，這樣(yàng)流量計實際(ji)進入精度範(fan)圍的小流量(liang) Qamin将減小(xiao)。 2.3 壓縮系(xi)數的變化對(dui)标定精度的(de)影響 壓(ya)縮系數 Z是用來衡量(liang)實際氣體接(jie)近理想氣體(ti)程度的參數(shù)。通🌐常标定溫(wēn)度爲常溫、标(biāo)定壓力不會(huì)太高，可以不(bu)考慮 Z的(de)影響。 2.4 速(sù)度分布畸變(bian)對标定精度(dù)的影響 渦輪表是速(su)度式的流量(liang)測量儀表，其(qí)儀表特性直(zhí)接受氣體流(liu)動狀态的影(ying)響。對其進口(kǒu)處的速度分(fèn)布尤爲敏感(gan)。進口流速的(de)突變和流體(ti)的旋轉可使(shǐ)測量誤㊙️差達(dá)到不能允許(xu)的程度。在标(biāo)定中，渦輪流(liu)量計之前一(yi)般有若十倍(bei)管道直徑的(de)直管段，但往(wǎng)往由于直管(guǎn)段長度不夠(gòu)，進口處流體(ti)的旋轉采能(néng)*消除、或由于(yú)安🙇🏻裝流量計(ji)時密🌈封墊片(pian)突出而❄️改變(biàn)了流體和渦(wō)輪葉片之間(jiān)的角度，這些(xie)影響往往使(shǐ)儀表常數變(biàn)化 2%或更(geng)多。 2.5 輔助(zhu)測量裝置對(dui)标定精度的(de)影響 數(shù)據的正确采(cǎi)集依賴于溫(wēn)度、壓力傳感(gan)器、定時器、脈(mò)沖💔計🛀🏻數器的(de)選取及安裝(zhuāng)位置的确定(dìng)。如果傳感🏃‍♂️器(qì)精度不夠，則(zé)不能保證測(cè)量值的精度(du)。如果傳感器(qi)安裝🚶‍♀️位置不(bú)合适，則不能(néng)正👈确測量通(tong)過标準裝置(zhì)及待測渦輪(lun)表的氣體的(de)實際溫度、壓(yā)力值。且可✊能(néng)會影響氣體(tǐ)的流動狀🔞态(tai)，導緻渦輪表(biǎo)進口處的㊙️速(sù)度分布不均(jun1)，從而影響标(biāo)定的精度。 2.6 數據的分(fèn)析處理對标(biāo)定精度的影(yǐng)響 因爲(wèi)氣體渦輪流(liu)量計是計量(liang)一段時間内(nèi)通過他的氣(qì)體的🔞體積數(shù)，而氣體體積(ji)又受壓力、溫(wen)度等因素的(de)影響，且标準(zhǔn)裝🚶置的示值(zhí)與真值還是(shì)有點差異的(de)，所以若不充(chong)分考慮氣體(ti)通過标準裝(zhuāng)置、待測表時(shí)狀态的差異(yi)以及标準裝(zhuāng)置自身的誤(wù)差等因素，所(suo)造成的誤差(cha)将會很大。 對于渦輪(lun)表示值精度(dù)的标定一般(ban)規定在下述(shu)流量進行，即(jí) 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(dian)取消。一般同(tong) *量點至(zhì)少測試 3次，取 2次(cì)相近數據的(de)平均值爲測(ce)量值。若出現(xiàn)異常數據，需(xu)增加試驗🐅次(cì)數。對于每個(gè)流量再進行(háng)如下的數🔴據(ju)分析，設： V'、 V 分别爲(wèi)時間 t内(nèi)實際通過标(biāo)準裝置和待(dài)測表的氣體(ti)體積； V、 Vc 分别爲時(shí)間 t内标(biāo)準裝置和待(dai)測表的體積(jī)示數； P、 Pc 分别爲通(tong)過标準裝置(zhì)和待測表的(de)氣體壓力； TN、 Tc 分别(bié)爲通過标準(zhun)裝置和待測(cè)表的氣體溫(wēn)度； ZN、 Zc 分别爲通過(guo)标準裝置和(he)待測的氣體(ti)壓縮系數； △ P 爲待測表(biǎo)與标準裝置(zhì)之間的氣體(tǐ)壓力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标準(zhun)裝置與待測(cè)表之間的氣(qi)體溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲在(zai)某流量點标(biāo)準裝置的體(ti)積示數 VN與實際通過(guò)他的氣體體(ti)積 V' 相比(bi)所得的示值(zhí)相對誤差。 fc 爲在某流(liu)量點待測表(biǎo)的體積示數(shu) Vc與實際(ji)通過他的氣(qì)體體積 V相比所得的(de)示值相對誤(wu)差。 由氣(qi)體狀态方程(cheng)可得： 标(biao)準裝置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待(dài)測表 PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較小(xiǎo)時，把一次項(xiang)後的誤差計(jì)算舍去，由上(shang)式可知：忽略(lue) △ P的存在(zài)，造成的誤差(chà)爲（ △ P/PN） ×*；忽略 △ T的(de)存在，造成的(de)誤差爲（ △ T/TN） ×*；忽略标(biao)準裝置自身(shen)誤差的存在(zài)，造成的誤差(cha)爲 fN×*，所以(yǐ)必須考慮氣(qì)體通過标準(zhǔn)裝置和待測(ce)表時溫度、壓(ya)力的差🌈異以(yi)及标準裝置(zhi)自身的誤差(chà)。 3 提高标(biao)定精度的方(fāng)法 3.1 合理(lǐ)選擇标準裝(zhuang)置 由于(yu)标準渦輪表(biao)本身的特點(diǎn)，它本身需要(yào)每年進行檢(jiǎn)定，當需☁️标定(dìng)的渦輪表口(kǒu)徑較小時（小(xiao)于 100mm），就不(bú)宜選用渦輪(lún)表作爲标準(zhun)表。 鑒于(yu)流量越小，雷(lei)諾數越小，則(ze)忽略氣體粘(zhān)性造成的誤(wu)差越太，所以(yi)音速噴嘴标(biāo)準裝置隻适(shì)合标定🈲大流(liú)量、大口徑的(de)渦輪表。保證(zhèng)喉徑的加工(gong)精度，選擇高(gao)精度的時間(jian)測量裝置都(dōu)是十分必要(yao)的。爲使容器(qì)氣體溫度盡(jin)快均勻穩定(ding)，還應在容♈器(qi)内加裝攪拌(bàn)機。 一般(bān)用鍾罩來标(biao)定小口徑、小(xiao)流量渦輪表(biǎo)，且選擇鍾罩(zhào)時其容積一(yi)定要足夠大(da)，以保證大流(liú)量點标定的(de)精度。爲了保(bǎo)證水質的清(qīng)潔，鍾罩内的(de)水應每天更(geng)換。當鍾罩鼓(gǔ)起後，爲了使(shi)鍾罩内氣體(ti)溫度均勻，鍾(zhong)罩充滿氣後(hòu)，應等待 5min之後才能開(kāi)始試驗。另外(wai)，鍾罩與音速(sù)噴嘴作爲标(biāo)準🧑🏽‍🤝‍🧑🏻裝置還需(xu)利用空調、幹(gàn)燥器等設旋(xuan)保證标定所(suo)需的✍️标準環(huán)境。 3.2 消除(chu)标定壓力與(yǔ)标定溫度的(de)影響 标(biāo)定裝置必須(xū)立于空間足(zu)夠大的試驗(yàn)室内，保證标(biāo)🎯準🙇🏻裝置、待🏃🏻‍♂️測(ce)渦輪表不在(zai)單方向受熱(rè)（如太陽的輻(fu)射、加熱💚器或(huò)其他熱源）。試(shì)驗室中的溫(wen)度變化不得(dé)超過 20±5℃ 的溫度範(fan)圍。由于渦輪(lún)表進入精度(dù)的流量範圍(wéi)與表壓及🌈當(dāng)🈲地的大氣壓(yā)力有關，所應(ying)明确指出标(biāo)定時的表壓(yā)及當地的大(da)氣壓力。 3.3 消除标定系(xì)統中管路設(shè)計方面的影(ying)響 爲了(le)有效地消除(chú)旋轉流．應在(zai)渦輪表前安(ān)裝必要的直(zhi)管✊段，且在渦(wō)輪表前加裝(zhuang)整流器，并保(bao)證管道及流(liu)量計密封墊(niàn)片良好定位(wèi)，不使突出。爲(wei)了保證流體(tǐ)的正常流動(dong)特性，消除流(liú)量計後的各(ge)種管件🔞、閥門(mén)的不良影響(xiǎng)，流量計後也(ye)🤩應保證至少(shǎo) 5倍以上(shàng)管道直徑的(de)直管段。 3.4 消除輔助測(ce)量裝置方面(mian)的影響 選擇高精度(du)的溫度、壓力(lì)傳感器、定時(shí)裝置等輔助(zhù)設🔞施，其🧑🏾‍🤝‍🧑🏼精度(du)必須高于待(dai)測渦輪表所(suǒ)需精度 l~2級，且安裝位(wei)置應合适。 3.5 數據的分(fen)析處理 計算待測表(biao)的誤差必須(xū)考慮氣體通(tong)過标準裝置(zhì)和待測表時(shí)溫度、壓力的(de)差異以及标(biāo)準裝置自身(shēn)👉的誤差。若㊙️忽(hu)略通過标準(zhǔn)裝置和待測(ce)表的氣體壓(yā)縮系數的差(cha)異，可求得待(dài)測渦輪表在(zai)某 *量點(dian)的相對示值(zhí)誤差。 4 結(jie)論 （ 1）标定小口徑(jìng)、小流量的渦(wō)輪表應選用(yong)鍾罩标準裝(zhuang)置，标定☎️大口(kou)徑、大流量的(de)渦輪表應選(xuǎn)用音速噴嘴(zui)，對于口徑爲(wèi) 100mm以及大(dà)于 100mm的渦(wō)輪流量計也(ye)可選用标準(zhun)渦輪表作爲(wèi)标準裝置，但(dan)每年需♊重新(xīn)檢定 1次(ci)。 （ 2）合(hé)理設計标定(ding)系統，保證氣(qi)體渦輪流量(liang)計有足夠的(de)前後直管段(duàn)，如受管線的(de)限制使直管(guǎn)段長度不‼️夠(gou)，則應在流量(liàng)計前加裝整(zhěng)流器。氣質較(jiào)髒時，應加裝(zhuāng)過濾器，避免(mian)雜質對系統(tǒng)的🤟影響。當💰氣(qi)質的含水量(liàng)較大時🌂．應加(jia)裝脫水幹燥(zao)裝🍓置。 （ 3）選擇設計(ji)方案，選擇高(gāo)精度的溫度(du)、壓力傳感器(qi)、定時裝置🌈等(deng)輔助設旋，其(qi)精度必須高(gao)于待測渦輪(lun)表所需精度(du) 1~2級，将系(xì)統誤差降爲(wèi)小。 （ 4）嚴格按操作(zuò)規程進行标(biāo)定，滿足标定(dìng)所需要的溫(wēn)度、壓力、濕🔞度(du)等環境條件(jian)。 （ 5）正(zheng)确處理數據(ju)，充分考慮氣(qì)體通過标準(zhun)裝置、待測表(biao)時狀🚩态的差(chà)異以及标準(zhǔn)裝置自身的(de)誤差。标準裝(zhuang)置☎️應認真維(wéi)護，并依照技(ji)術*的規定定(dìng)期進行檢定(ding)。