LWQ氣體渦輪流(liú)量計标定精度(dù)

摘 要(yào)：分析影響氣體(tǐ)渦輪流量計标(biāo)定精度的各種(zhong)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(jia)，渦輪旋轉角速(su)度也将增大。在(zai)測量範圍内，流(liú)體産生的阻力(lì)矩 T将成爲(wei)影響流量計特(tè)性的主要困素(su)。相對來說，由軸(zhou)🈲承及其它📧機械(xie)傳動部件摩擦(ca)産生的機械阻(zǔ)力🛀🏻矩就比較小(xiǎo)了🤞。以下讨論中(zhong)，假定機械阻力(lì)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(yu)在不同的流動(dong)狀态下，流體産(chan)生阻力的機理(li)不🌈同，效果也不(bu)同，所以對層流(liú)流動狀态和紊(wěn)流流動狀态将(jiāng)分别進行讨論(lun)。 區分層流(liu)流動狀态和紊(wěn)流流動狀态必(bì)須引入雷諾♍數(shù)（ Re）的概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式(shi)中： Q——管内流(liu)體的流量； d——管道直徑； ν——管内流體的運(yùn)動粘度。 通(tong)常 Re≥2320是管内(nèi)流動由層流流(liú)動狀态轉變爲(wèi)紊流流動狀态(tai)的判📱斷依據。 在層流流動(dòng)狀态時，流體流(liu)動阻力矩 T與流體動力牯(gu)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(du)變化，則儀表系(xì)數 K也随之(zhi)變化；若粘度不(bú)變．則 K将随(sui)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(ti)密度和 Q2成(cheng)正比．此時可計(jì)流體粘度的影(yǐng)響．即 T=C2ρQ2，式中(zhong)， C2爲常數，代(dài)入式（ 1）可知(zhī)：在紊流流動狀(zhuàng)态時，儀表系數(shu) K僅與儀表(biǎo)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(zhong)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(shù) 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(biàn)化對标定精度(du)影響的分析 運動粘度 ν爲動力粘度(dù)與流體密度 ρ的比值。根據(ju)流體粘度與溫(wēn)度之間的關系(xì)、雷諾數的定義(yì)及氣體狀态方(fang)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(liàng)下雷諾數也增(zēng)加。根據層流、紊(wěn)流的判定🔱條件(jiàn)可知：溫度的增(zeng)加，使流體在較(jiao)小流量即可達(da)到紊流狀态這(zhe)樣，渦輪表實際(jì)進入精度範圍(wei)的小流😍量 Qamin将減小。 而(er)如果溫度不變(bian)，随着壓力的提(ti)高．在同樣流量(liang)下雷🤞諾數也🙇🏻增(zēng)加。根據層流、紊(wen)流的判定條件(jiàn)可知：壓力的😍增(zeng)加，使流體在較(jiào)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(qì)體接近理想氣(qì)體程度的參數(shu)。通🈚常标定溫📞度(dù)爲常溫、标定壓(yā)力不會太高，可(ke)以不🌈考慮 Z的影響。 2.4 速(su)度分布畸變對(duì)标定精度的影(ying)響 渦輪表(biao)是速度式的流(liú)量測量儀表，其(qi)儀表特性直接(jiē)受氣體流動狀(zhuang)态的影響。對其(qí)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(liàng)計之前一般有(you)若十倍管道直(zhí)徑的直管段，但(dàn)往往由于直管(guan)段長度不夠，進(jin)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(piàn)突出而改變了(le)流體和渦輪葉(yè)片之間的角度(dù)，這些影響往往(wǎng)使儀表常數變(biàn)化 2%或更多(duo)。 2.5 輔助測量(liang)裝置對标定精(jīng)度的影響 數據的正确采(cai)集依賴于溫度(du)、壓力傳感器、定(dìng)時器🐆、脈👌沖計數(shu)🐆器的選取及安(an)裝位置的确定(ding)。如果傳感器精(jīng)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(bú)💛合适，則不能正(zhèng)确測量通過标(biao)準裝置及待測(cè)渦輪表的氣體(tǐ)的實際溫度、壓(yā)力值。且可能會(hui)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(wei)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(ji)又受壓力、溫度(du)等因素的⭕影響(xiang)，且标準裝置的(de)示值與真值還(hái)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(zhuang)置自身的誤差(chà)等因素，所造成(chéng)的誤差将會很(hěn)大。 對于渦(wo)輪表示值精度(dù)的标定一般規(gui)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(dian)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(jù)，需💞增加試驗次(cì)數。對于每個流(liú)量再進行如下(xia)的數據分析，設(she)： V'、 V 分别(bié)爲時間 t内(nei)實際通過标準(zhun)裝置和待測表(biǎo)的氣體體積； V、 Vc 分别爲(wèi)時間 t内标(biao)準裝置和待測(ce)表的體積示數(shù)； P、 Pc 分别(bié)爲通過标準裝(zhuang)置和待測表的(de)氣體壓力； TN、 Tc 分别爲通(tōng)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(ce)的氣體壓縮系(xi)數； △ P 爲待測(ce)表與标準裝置(zhi)之間的氣體壓(ya)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(mǒu)流量點标準裝(zhuang)置的體積示數(shù) VN與實際通(tong)過他的氣體體(ti)積 V' 相比所(suo)得的示值相對(duì)誤差。 fc 爲在(zai)某流量點待測(ce)表的體積示數(shu) Vc與實際通(tōng)過他的氣體體(tǐ)積 V相比所(suǒ)得的示值相對(dui)誤差。 由氣(qi)體狀态方程可(ke)得： 标準裝(zhuang)置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測表 PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較小時(shí)，把一次項後的(de)誤差計算舍去(qù)，由上式可知：忽(hu)略 △ P的存在(zai)，造成的誤差爲(wei)（ △ P/PN） ×*；忽略(lue) △ T的存在，造(zao)成的誤差爲（ △ T/TN） ×*；忽略标(biāo)準裝置自身誤(wù)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(zhun)裝置和待測表(biǎo)時溫度🌈、壓力的(de)差異以及标準(zhun)裝置自身的誤(wu)差。 3 提高标(biao)定精度的方法(fa) 3.1 合理選擇(zé)标準裝置 由于标準渦輪(lún)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(lún)表口徑較小時(shí)（小于 100mm），就不(bú)宜選用渦輪表(biǎo)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(cha)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(du)，選🈲擇高精度的(de)時間測量裝置(zhi)都是十分必要(yào)的。爲使容器氣(qi)體溫度盡快均(jun)勻穩定🌈，還應在(zài)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(ji)一定要足夠大(da)，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(nèi)的水應每天更(gèng)換。當鍾罩鼓起(qi)後，爲了使🈲鍾罩(zhao)内氣體溫度均(jun)勻，鍾罩充⭐滿氣(qì)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(zuò)爲标準🔞裝置還(hái)需利用空調、幹(gàn)燥器等設旋保(bǎo)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(zheng)标準裝置✂️、待測(ce)渦輪表不在單(dān)方向受熱（如太(tai)陽的輻射、加熱(re)器或其他熱源(yuan)）。試驗室中的溫(wēn)度變化不🌈得超(chāo)過📐 20±5℃ 的(de)溫度範圍。由于(yu)渦輪表進入精(jīng)度的流量範圍(wéi)與表壓及☀️當地(di)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(xiao)除标定系統中(zhong)管路設計方面(miàn)的影響 爲(wèi)了有效地消除(chú)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(liàng)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(dong)特性💃🏻，消除流量(liàng)計後♉的各種管(guǎn)件🙇‍♀️、閥門的不良(liang)影響，流量計後(hòu)也🍓應保證至少(shǎo) 5倍以上管(guan)道直徑的直管(guan)段。 3.4 消除輔(fu)助測量裝置方(fāng)面的影響 選擇高精度的(de)溫度、壓力傳感(gan)器、定時裝置等(deng)輔助設施，其精(jīng)度必須高于待(dai)測渦輪表所需(xu)精度 l~2級，且(qiě)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(lü)氣體通過标準(zhǔn)裝置和🔱待測表(biao)時溫度、壓力的(de)差異以及标準(zhǔn)裝置自身的誤(wu)差。若忽略通過(guo)标準裝置和待(dài)測表的氣體壓(ya)縮系數的差異(yì)⁉️，可求得待測渦(wo)輪表在某 *量點的相對示(shì)值誤差。 4 結(jie)論 （ 1）标(biao)定小口徑、小流(liú)量的渦輪表應(ying)選用鍾罩标準(zhǔn)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(ke)選用标準渦輪(lún)表作爲标準裝(zhuāng)置，但🌐每年📧需重(zhòng)新檢定 1次(cì)。 （ 2）合理(li)設計标定系統(tǒng)，保證氣體渦輪(lún)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(zài)🐕流量計前💃加裝(zhuāng)♋整流器。氣質較(jiào)髒時，應加裝過(guo)濾器，避免雜質(zhi)對系統的影響(xiǎng)。當氣質的含水(shui)量較大時．應加(jiā)裝脫水幹燥裝(zhuāng)置。 （ 3）選(xuǎn)擇設計方案，選(xuan)擇高精度的溫(wen)度、壓力傳感器(qì)、定時裝置等輔(fǔ)助設旋，其精度(dù)必須高于待測(ce)渦輪表㊙️所需精(jīng)度 1~2級，将系(xì)統誤差降爲小(xiao)。 （ 4）嚴格(gé)按操作規程進(jin)行标定，滿足标(biāo)定所需要的溫(wen)❓度、壓力、濕度🐆等(děng)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(shi)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(wei)護，并依照技術(shu)*的規定定期進(jìn)行檢定。