LWQ氣體渦輪(lún)流量計标定(ding)精度

摘(zhai) 要：分析(xī)影響氣體渦(wo)輪流量計标(biāo)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(dù)的因素 2.2 标定壓力與(yu)标定溫度的(de)影響 2.2.1 渦(wo)輪表的流動(dong)特性 當(dang)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(cè)量範圍内，流(liú)體産生的㊙️阻(zu)力矩 T将(jiang)成爲影響流(liu)量計特性的(de)主要困素。相(xiang)對來說，由軸(zhóu)🍓承💃及其它機(jī)械傳動部件(jiàn)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(shu)： 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(tóng)的流動狀态(tai)下，流體産生(shēng)阻力的機理(lǐ)⛱️不同，效果也(yě)不同，所以對(dui)層流流動狀(zhuang)态和紊流流(liu)動狀态将分(fen)别進行讨論(lùn)。 區分層(céng)流流動狀态(tài)和紊流流動(dòng)狀态必須引(yin)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(shi)管内流動由(you)層流流動狀(zhuàng)态轉變爲紊(wěn)流流動狀态(tai)的判斷依據(jù)。 在層流(liú)流動狀态時(shi)，流體流動阻(zu)力矩 T與(yu)流體動力牯(gu)度（也稱粘度(du)） μ、流體流(liu)量 Q成正(zheng)比，即 T=C1μQ。式(shì)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(huà)；若粘度不變(biàn)．則 K将随(suí)流量的增加(jiā)而增加。 在紊流流動(dong)狀态時，流體(tǐ)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(zhan)度的影響．即(jí) T=C2ρQ2，式中， C2爲常數，代(dài)入式（ 1）可(kě)知：在紊流流(liú)動狀态時，儀(yi)表系數 K僅與儀表本(běn)身結構參數(shu)有關，而與流(liu)量 Q、流體(tǐ)粘度 μ等(deng)參數無關，可(kě)近似爲常數(shu)。隻有在這種(zhǒng)狀态下，儀表(biao)系數 K才(cai)真正顯示了(le)常數的性質(zhi)。儀表系數 K爲常數的(de)這個區間，也(ye)就是該流量(liang)計的測量範(fan)圍。 2.2.2 溫度(du)、壓力的變化(hua)對标定精度(dù)影響的分析(xi) 運動粘(zhan)度 ν爲動(dong)力粘度與流(liu)體密度 ρ的比值。根據(jù)流體粘度與(yu)溫度之間的(de)關系、雷諾數(shù)的定義及氣(qì)體狀态方程(chéng)可知，在一定(ding)的溫度範圍(wéi)内，随着溫🚶度(du)的提高，在同(tóng)樣流量下雷(léi)諾數也增加(jiā)。根據層流、紊(wen)流的判定條(tiáo)件可知：溫度(du)的增加，使流(liu)體在較小流(liu)量即可🍓達到(dào)紊流⁉️狀态這(zhè)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(ru)果溫度不變(bian)，随着壓力的(de)提高．在同樣(yang)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(tǐ)在較小🔱流量(liàng)即可達到紊(wěn)流狀态，這樣(yang)流量計實際(ji)進入👣精度範(fàn)✌️圍的小流量(liàng) Qamin将減小(xiao)。 2.3 壓縮系(xi)數的變化對(duì)标定精度的(de)影響 壓(ya)縮系數 Z是用來衡量(liàng)實際氣體接(jiē)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(su)度分布畸變(bian)對标定精度(du)的影響 渦輪表是速(sù)度式的流量(liang)測量儀表，其(qi)儀表特性直(zhí)接受氣體流(liú)動狀态的影(ying)響。對其進口(kǒu)處的速度分(fen)布尤爲敏🌍感(gan)。進口流速的(de)突變和流體(tǐ)的旋轉可使(shi)測量誤差達(da)到不能允許(xǔ)的程度。在标(biao)💛定中，渦輪流(liu)🈲量計之前一(yi)般有若十倍(bèi)管道直徑的(de)直管段，但往(wang)往由于直管(guǎn)段長度不夠(gòu)，進口處流體(tǐ)的旋轉采能(neng)*消除、或由于(yú)安💰裝流量計(jì)時密封墊片(pian)突出而🧑🏾‍🤝‍🧑🏼改變(bian)了流體和渦(wō)輪葉片之間(jian)的角度，這些(xie)影響往往使(shi)儀表常數變(bian)化 2%或更(gèng)多。 2.5 輔助(zhù)測量裝置對(dui)标定精度的(de)影響 數(shù)據的正确采(cai)集依賴于溫(wen)度、壓力傳感(gan)器、定時器、脈(mò)沖計數器💛的(de)選取及安裝(zhuang)位置的确定(ding)。如果傳感器(qi)精度不夠，則(ze)不能保證測(ce)量值的精度(dù)。如果傳感㊙️器(qì)安裝位置不(bu)合适，則不能(néng)正确測量通(tōng)過标準裝置(zhi)及待測渦輪(lún)表的氣體的(de)實際溫度、壓(ya)力值。且可🌈能(neng)會影響氣體(tǐ)的流動狀态(tài)，導緻渦輪表(biao)進口處的速(su)度分布不均(jun)，從而影響标(biao)定的精度。 2.6 數據的分(fen)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(liàng)一段時間内(nei)通過他的💞氣(qi)體✂️的體🛀積數(shu)，而氣體體積(jī)又受壓力、溫(wēn)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(chōng)分考慮氣體(ti)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼通過标🏃‍♀️準裝(zhuang)置、待測表時(shí)狀态的差異(yì)以及标準裝(zhuang)🌈置自身的誤(wù)差等因💁素，所(suǒ)造成的誤差(cha)将會很大。 對于渦輪(lun)表示值精度(du)的标定一般(ban)規定在下述(shu)流量進⭕行💯，即(ji)❌ 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(zhi)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(xian)異常數據，需(xū)增加試🈚驗次(cì)數。對于每個(gè)流量再進行(háng)如下的數🙇‍♀️據(jù)分析，設👄： V'、 V 分别爲(wei)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(shi)間 t内标(biāo)準裝置和待(dai)測表的體積(ji)示數； P、 Pc 分别爲通(tōng)過标準裝置(zhì)和待測表的(de)氣體壓力； TN、 Tc 分别(bie)爲通過标準(zhǔn)裝置和待測(ce)表的氣體溫(wēn)度； ZN、 Zc 分别爲通過(guò)标準裝置和(he)待測的氣體(tǐ)壓縮系數； △ P 爲待測表(biao)與标準裝置(zhì)之間的氣體(tǐ)壓力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标準(zhǔn)裝置與待測(ce)表之間的氣(qì)體溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲在(zai)某流量點标(biāo)準裝置的體(tǐ)積示數 VN與實際通過(guò)他的氣體體(tǐ)積 V' 相比(bi)所得的示值(zhi)相對誤差。 fc 爲在某流(liú)量點待測表(biao)的體積示數(shù) Vc與實際(ji)通過他的氣(qi)體體積 V相比所得的(de)示值相對誤(wù)差。 由氣(qì)體狀态方程(cheng)可得： 标(biāo)準裝置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待(dài)測表 PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較小(xiao)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(zai)，造成的誤差(cha)爲（ △ P/PN） ×*；忽略 △ T的(de)存在，造成的(de)誤差爲（ △ T/TN） ×*；忽略标(biāo)準裝置自身(shen)誤差的存在(zai)，造成的誤差(chà)爲 fN×*，所以(yi)必須考慮氣(qi)體通過标準(zhǔn)裝置和待測(cè)表時溫度🌍、壓(yā)力的差異以(yǐ)及标準裝置(zhì)自身的誤差(chà)。 3 提高标(biao)定精度的方(fāng)法 3.1 合理(li)選擇标準裝(zhuāng)置 由于(yú)标準渦輪表(biǎo)本身的特點(diǎn)，它本身需要(yao)每年進👅行檢(jian)定，當需标定(ding)的渦輪表口(kǒu)徑較小時（小(xiǎo)于 100mm），就不(bú)宜選用渦輪(lún)表作爲标準(zhǔn)表。 鑒于(yú)流量越小，雷(léi)諾數越小，則(zé)忽略氣體粘(zhān)性造成的誤(wù)差越太，所以(yǐ)音速噴嘴标(biao)準裝置隻适(shì)合标定大流(liu)量、大口徑❓的(de)渦輪表⛹🏻‍♀️。保證(zhèng)喉徑的加工(gōng)精度，選擇高(gāo)精度的時間(jian)測量裝置都(dou)是十分必要(yào)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(ban)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(zhao)🐆時其容積一(yi)定要足夠大(dà)，以保證大流(liu)量點标定的(de)精度😄。爲了保(bao)證水質的清(qīng)潔，鍾罩内的(de)水應每天更(gèng)換。當鍾罩鼓(gu)起後，爲了使(shǐ)鍾罩内氣體(tǐ)溫度均🐉勻，鍾(zhong)罩充滿氣後(hou)，應等待 5min之後才能開(kāi)始試驗。另外(wài)，鍾罩與音速(su)噴嘴作爲标(biāo)準裝📐置還需(xu)🈲利用空調、幹(gan)燥器等設旋(xuán)保證标定所(suo)需的☀️标準🐕環(huan)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(xu)立于空間足(zú)夠大的試驗(yan)室内，保證标(biao)準裝置、待測(cè)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(du)的流量範圍(wei)與🛀🏻表壓及當(dang)地的大氣壓(ya)力有關，所應(yīng)明确指出标(biao)定時的表壓(ya)及當地的大(da)氣壓力。 3.3 消除标定系(xì)統中管路設(she)計方面的影(ying)響 爲了(le)有效地消除(chú)旋轉流．應在(zài)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(liú)量計💯密封墊(nian)片良好定位(wei)，不使突出。爲(wèi)了保證流體(ti)的正常流動(dong)特性，消除流(liu)量計後的各(gè)種管件、閥門(men)的不良影響(xiang)，流量計後也(yě)應保證至少(shǎo) 5倍以上(shang)管道直徑的(de)直管段。 3.4 消除輔助測(cè)量裝置方面(mian)的影響 選擇高精度(dù)的溫度、壓力(li)傳感器、定時(shi)裝置等輔助(zhu)設施，其精度(dù)必須高于待(dai)測渦輪表所(suo)需精度 l~2級，且安裝位(wèi)置應合适。 3.5 數據的分(fèn)析處理 計算待測表(biǎo)的誤差必須(xu)考慮氣體通(tōng)過标準裝置(zhì)和待測表💜時(shí)溫度、壓力的(de)差異以及标(biao)準裝置自身(shen)💯的誤差。若忽(hu)略通過标準(zhǔn)裝置和待測(cè)表的氣體壓(ya)縮系數的差(cha)異，可求得待(dai)測渦輪表在(zai)某 *量點(dian)的相對示值(zhi)誤差。 4 結(jié)論 （ 1）标定小口徑(jing)、小流量的渦(wō)輪表應選用(yong)鍾罩标準裝(zhuāng)置，标定大口(kou)徑、大流量的(de)渦輪表應選(xuǎn)用音速噴嘴(zuǐ)，對于口徑爲(wèi) 100mm以及大(da)于 100mm的渦(wō)輪流量計也(yě)可選用标準(zhǔn)渦輪表作爲(wei)标準裝✂️置🏃‍♂️，但(dan)每年需重新(xin)檢定 1次(cì)。 （ 2）合(he)理設計标定(dìng)系統，保證氣(qi)體渦輪流量(liàng)計有足夠✌️的(de)前㊙️後直管段(duan)，如受管線的(de)限制使直管(guǎn)段長度不夠(gòu)，則應在流量(liang)🌈計前加裝🛀🏻整(zhěng)流器。氣質較(jiào)髒時，應加裝(zhuang)過濾器，避免(miǎn)雜質對💜系統(tong)的影響。當氣(qì)質的含水量(liang)較大時．應加(jiā)裝脫水幹燥(zao)裝🔞置。 （ 3）選擇設計(jì)方案，選擇高(gāo)精度的溫度(dù)、壓力傳感器(qi)、定時裝置等(deng)㊙️輔助設旋，其(qí)精度必須高(gāo)于待測渦輪(lun)表所需精度(du) 1~2級，将系(xi)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(wen)度、壓力、濕度(dù)等環境條件(jian)。 （ 5）正(zheng)确處理數據(jù)，充分考慮氣(qi)體通過标準(zhǔn)裝置、待測表(biao)時狀态的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻差(cha)異以及标準(zhun)裝置自身的(de)誤差。标準✔️裝(zhuāng)置應認♈真維(wei)護，并依照技(ji)術*的規定定(ding)期進行檢定(ding)。