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(ge)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(ya)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(liú)量的增加，渦輪旋(xuán)☎️轉角速度也将增(zēng)大。在測量範圍内(nei)，流體産生的阻力(li)矩 T将成爲影(yǐng)響流量計特性的(de)主要困素。相對來(lái)說，由軸承及💃其它(ta)⭕機械傳動部件摩(mó)擦産生的機械阻(zǔ)力♉矩就❌比較小了(le)。以下讨論中，假定(dìng)機械阻力矩爲 0，則儀表系數： K=B - C[T/ρQ2 ] （ 1） 式中(zhong)： Q——管内流體的(de)流量； B、 C——常(chang)數。 由于在不(bu)同的流動狀态下(xià)，流體産生阻力的(de)機理不🌂同🔴，效果也(yě)不同，所以對層流(liú)流動狀态和紊流(liu)流動狀🛀态将分别(bie)進行讨論。 區(qu)分層流流動狀态(tài)和紊流流動狀态(tai)必須引入雷諾數(shu)（ 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(liú)動狀⚽态的判斷依(yī)據。 在層流流(liu)動狀态時，流體流(liú)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(bian)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(wěn)流流動狀态時，流(liú)體流動阻力矩 T與流體密度和(hé) Q2成正比．此時(shi)可計流體粘度的(de)影響．即 T=C2ρQ2，式中(zhōng)， C2爲常數，代入(ru)式（ 1）可知：在紊(wěn)流流動狀态時，儀(yi)表系數 K僅與(yǔ)儀表本身結構參(can)數有關，而與流量(liàng) 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(gè)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(dù)影響的分析 運動粘度 ν爲(wei)動力粘度與流體(tǐ)密度 ρ的比值(zhí)。根據流體粘度與(yǔ)溫度之間的關系(xi)、雷諾數的定🈚義及(jí)氣體狀态方程可(ke)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(zēng)加。根據層流、紊流(liu)的判定🐪條件可💯知(zhī)：溫度的增加，使流(liu)🔞體在較小👌流量即(jí)可達到紊流狀态(tai)這樣，渦輪表實際(ji)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(liu)的判定條件可知(zhi)：壓力的🥵增加，使流(liú)體在🧑🏽‍🤝‍🧑🏻較小流量即(ji)可達到紊流狀态(tai)，這樣流量計實際(jì)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(jīng)度的影響 壓(yā)縮系數 Z是用(yòng)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(biāo)定壓力不會太高(gāo)，可以不考慮 Z的影響。 2.4 速度(du)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(biǎo)，其儀表特性直接(jie)受氣體流動狀态(tai)的影響。對其進口(kou)處的速度分布尤(yóu)爲敏💛感。進口流速(su)的突變和流體的(de)旋轉可使🈲測量誤(wu)差達到不能允許(xǔ)的程度。在标定中(zhōng)，渦輪流量計之前(qian)一般有若十倍管(guǎn)道直徑的直管段(duàn)，但往往由于直管(guan)段長度不夠，進口(kǒu)處流體的旋轉采(cai)能*消除、或由于👣安(an)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(zhu)測量裝置對标定(ding)精度的影響 數據的正确采集(ji)依賴于溫度、壓力(lì)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(bao)證測量值的精度(du)。如果傳感器安裝(zhuāng)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(zhí)。且可💘能會影響氣(qi)體的流動狀态，導(dao)緻渦輪💃表進口處(chù)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(ding)精度的影響 因爲氣體渦輪流(liu)量計是計量一段(duan)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(zhì)的示值與真值還(hai)是有點差異的，所(suǒ)以若不充分考慮(lü)氣體🛀通過标準裝(zhuang)置、待測表時狀态(tai)的差異以及标準(zhun)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(shi)值精度的标定一(yi)般規定在下述流(liú)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(qǔ)消。一般同 *量(liang)點至少測試 3次，取 2次相近(jin)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(tong)過标準裝置和待(dai)測表的氣體體積(ji)； V、 Vc 分别爲(wèi)時間 t内标準(zhun)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(tōng)過标準裝置和待(dai)測的氣體壓縮系(xì)數； △ P 爲待測表(biǎo)與标準裝置之間(jian)的氣體壓力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标準裝(zhuang)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(bǐ)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(yǔ)實際通過他的氣(qì)體體積 V相比(bǐ)所得的示值相對(duì)誤差。 由氣體(tǐ)狀态方程可得： 标準裝置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測表(biǎo) PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當(dāng) △ P、 △ T較小時(shí)，把一次項後的誤(wu)差計算舍去，由上(shang)式可知：忽略 △ P的存在，造成的誤(wù)差爲（ △ P/PN） ×*；忽(hū)略 △ T的存在，造(zào)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(zhun)裝置和待測表時(shi)溫度、壓力的❓差🐉異(yì)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(yóu)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(wo)輪表口徑較小時(shi)（小于 100mm），就不宜(yí)選用渦輪表作爲(wèi)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(pēn)嘴标準裝置隻适(shì)合标定大流量、大(da)⁉️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(dōu)是十分必要的。爲(wei)使容器氣體🧑🏽‍🤝‍🧑🏻溫度(dù)盡快🌈均勻穩定，還(hái)應在容器内加裝(zhuang)攪拌機。 一般(ban)用鍾罩來标定小(xiao)口徑、小流量渦輪(lún)表，且選擇鍾罩時(shi)其容積一定要足(zu)夠大，以保證大流(liu)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(dù)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(zhuang)💘置還♉需利用空調(diào)、幹燥器等設旋保(bao)證标定所需的标(biāo)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(lì)于空間足夠大的(de)試驗室内，保證标(biāo)準裝置、待測渦輪(lun)表不在單方向受(shou)熱（如太陽的輻射(shè)、加熱器或其他熱(rè)源）。試驗室中的溫(wēn)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(dāng)地的大氣壓力有(yǒu)關，所應明确指出(chu)标定時的表壓及(ji)當地的大氣壓力(lì)。 3.3 消除标定系(xì)統中管路設計方(fāng)面的影響 爲(wei)了有效地消除旋(xuán)轉流．應在渦輪表(biao)前安裝必要🛀🏻的直(zhi)管💯段，且在渦輪表(biǎo)前加裝整流器，并(bing)保證管道及流量(liang)計😄密封墊片良好(hǎo)🈲定位，不使突出。爲(wèi)了保證🛀流體的正(zheng)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(xiāo)除輔助測量裝置(zhì)方面的影響 選擇高精度的溫(wēn)度、壓力傳感器、定(dìng)時裝置等輔助設(shè)施💃🏻，其精度⭐必須高(gāo)于待測渦輪表所(suo)需精度 l~2級，且(qie)安裝位置應合适(shi)。 3.5 數據的分析(xī)處理 計算待(dài)測表的誤差必須(xu)考慮氣體通過标(biāo)準裝置和待測表(biǎo)時溫度、壓力的差(chà)異以及标準裝置(zhi)自身的誤差。若忽(hu)略通過🥰标準裝置(zhì)和待測表的氣體(tǐ)壓縮系數的差異(yì)⛷️，可求得待測渦輪(lun)表在😘某 *量點(diǎn)的相對示值誤差(chà)。 4 結論 （ 1）标定小口徑、小(xiao)流量的渦輪表應(yīng)選用鍾罩标準裝(zhuang)置，标定大口徑、大(dà)流量的渦輪表應(ying)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(tǒng)，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(zhuang)整流器。氣質較髒(zāng)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(yīng)加裝脫🌈水幹燥裝(zhuang)置。 （ 3）選擇(ze)設計方案，選擇高(gāo)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(du) 1~2級，将系統誤(wu)差降爲小。 （ 4）嚴格按操作規(gui)程進行标定，滿足(zú)标定所需要的溫(wēn)度、壓⭐力、濕度等環(huán)境條件。 （ 5）正确處理數據，充(chōng)分考慮氣體通過(guò)标準裝置、待測表(biǎo)時狀态的差異以(yǐ)及标準裝置自身(shen)的誤差。标準⭐裝置(zhì)⚽應認真維護，并依(yi)照技術*的規定定(ding)期進行檢定。