LWQ氣體渦(wō)輪流量計(jì)标定精度(du)

摘 要：分析(xī)影響氣體(ti)渦輪流量(liàng)計标定精(jing)度的各種(zhong)因素，并提(ti)出了解決(jue)的方法。 影響标(biao)定精度的(de)因素 2.2 标定壓力(lì)與标定溫(wēn)度的影響(xiang) 2.2.1 渦輪(lún)表的流動(dong)特性 當流量大(dà)于始動流(liú)量值後，随(suí)着流量的(de)增加，渦輪(lún)旋轉❗角速(sù)度也将增(zēng)大。在測量(liàng)範圍内，流(liú)體産生的(de)阻力矩 T将成爲(wèi)影響流量(liang)計特性的(de)主要困素(sù)。相對來說(shuō)，由軸承及(jí)其它機械(xie)傳動部件(jian)摩擦産生(shēng)的機械阻(zǔ)力㊙️矩就比(bǐ)較小了。以(yǐ)下😄讨論中(zhong)，假定機械(xiè)阻力矩爲(wei) 0，則儀(yi)表系數： K=B - C[T/ρQ2 ] （ 1） 式中： Q——管内流(liú)體的流量(liàng)； B、 C——常數。 由于在不(bu)同的流動(dong)狀态下，流(liú)體産生阻(zu)力的機理(li)不同，效果(guo)也不同，所(suǒ)以對層流(liú)流動狀态(tai)和紊流流(liu)動狀态将(jiāng)分别進行(háng)讨論。 區分層流(liu)流動狀态(tai)和紊流流(liú)動狀态必(bi)須引入雷(léi)諾數（ Re）的概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式中： Q——管内流(liu)體的流量(liang)； d——管道(dào)直徑； ν——管内流體(tǐ)的運動粘(zhān)度。 通(tong)常 Re≥2320是(shi)管内流動(dong)由層流流(liu)動狀态轉(zhuan)變爲紊流(liú)流動狀态(tài)的判斷依(yi)據。 在(zài)層流流動(dòng)狀态時，流(liú)體流動阻(zǔ)力矩 T與流體動(dong)力牯度（也(yě)稱粘度） μ、流體流(liú)量 Q成(cheng)正比，即 T=C1μQ。式中， C1爲常數(shù)，代入式（ 1）可知：若(ruo)粘度變化(huà)，則儀表系(xi)數 K也(yě)随之變化(huà)；若粘度不(bu)變．則 K将随流量(liang)的增加而(ér)增加。 在紊流流(liu)動狀态時(shí)，流體流動(dòng)阻力矩 T與流體(ti)密度和 Q2成正比(bǐ)．此時可計(jì)流體粘度(dù)的影響．即(jí) T=C2ρQ2，式中(zhong)， C2爲常(cháng)數，代入式(shi)（ 1）可知(zhī)：在紊流流(liu)動狀态時(shi)，儀表系數(shù) K僅與(yu)儀表本身(shēn)結構參數(shu)有關，而與(yu)流量 Q、流體粘度(dù) μ等參(can)數無關，可(ke)近似爲常(chang)數。隻有在(zài)這種狀态(tai)下，儀表系(xi)數🏃🏻‍♂️ K才(cái)真正顯示(shi)了常數的(de)性質。儀表(biao)系數 K爲常數的(de)這個區間(jian)，也就是該(gai)流量計的(de)測量範圍(wei)。 2.2.2 溫度(dù)、壓力的變(biàn)化對标定(ding)精度影響(xiǎng)的分析 運動粘(zhan)度 ν爲(wei)動力粘度(dù)與流體密(mi)度 ρ的(de)比值。根據(ju)流體粘度(du)與溫度之(zhī)間的關系(xì)、雷諾數的(de)定義及氣(qì)體狀态方(fang)程可知，在(zài)一定的溫(wēn)度範圍内(nèi)，随着溫度(dù)的提高，在(zai)同樣流量(liàng)下雷諾數(shu)也增加。根(gēn)據層流、紊(wen)流的判定(dìng)條件可知(zhī)：溫度的增(zēng)加，使流♻️體(ti)在較小流(liú)量即可達(da)到紊流狀(zhuang)态這樣🧡，渦(wo)輪表實際(jì)進入精度(dù)範圍的小(xiao)流量 Qamin将減小。 而如果(guǒ)溫度不變(bian)，随着壓力(lì)的提高．在(zài)同樣流量(liang)下雷諾數(shu)也增加。根(gēn)據層流、紊(wěn)流的判定(ding)條件可知(zhi)：壓力的增(zeng)加，使流體(tǐ)在較小📞流(liu)量即可達(da)到紊流狀(zhuang)态❗，這樣流(liu)量計實‼️際(jì)進入精度(du)範圍的小(xiao)流量 Qamin将減小。 2.3 壓縮系(xì)數的變化(hua)對标定精(jing)度的影響(xiǎng) 壓縮(suo)系數 Z是用來衡(heng)量實際氣(qì)體接近理(li)想氣體程(chéng)度的參數(shù)。通常标定(ding)溫度爲常(chang)溫、标定壓(yā)力不會太(tài)高，可以不(bu)考慮☀️ Z的影響。 2.4 速度分(fen)布畸變對(duì)标定精度(dù)的影響 渦輪表(biǎo)是速度式(shi)的流量測(ce)量儀表，其(qí)儀表特性(xìng)直接受氣(qi)體流動狀(zhuàng)态的影響(xiǎng)。對其進口(kou)處的速度(du)分布尤爲(wèi)敏感。進口(kǒu)流速的突(tu)變和流體(tǐ)的旋轉可(ke)使測量誤(wù)差達到不(bu)能允許的(de)程度。在标(biāo)定中，渦輪(lun)流量計之(zhī)前一般有(you)若🔞十倍管(guǎn)道直徑的(de)直💋管段，但(dan)往往由于(yú)直管段長(zhǎng)度不夠，進(jìn)口處流體(ti)的旋轉采(cai)能📐*消除、或(huò)由于安裝(zhuang)流量計時(shi)密封墊片(pian)突出而改(gǎi)變了流體(tǐ)和渦輪葉(yè)片之間的(de)角度，這些(xie)影響往往(wǎng)使🐕儀表常(chang)數變化 2%或更多(duō)。 2.5 輔助(zhu)測量裝置(zhi)對标定精(jing)度的影響(xiang) 數據(ju)的正确采(cǎi)集依賴于(yú)溫度、壓力(li)傳感器、定(ding)時器⁉️、脈沖(chong)計🚶‍♀️數器的(de)選取及安(ān)裝位置的(de)确定。如果(guo)傳感器精(jing)🈲度不夠，則(zé)❗不能保證(zheng)測量值的(de)精度。如果(guo)傳感器安(ān)裝位置不(bú)合适，則不(bu)能正确測(cè)量通過标(biāo)準裝置及(ji)待測渦輪(lún)表的🧡氣體(ti)的實👈際溫(wen)度、壓力值(zhí)。且可能會(huì)影響氣體(tǐ)的流動狀(zhuang)🌐态，導緻渦(wō)輪表進口(kǒu)處的速度(dù)分布不🏃均(jun1)，從而影響(xiang)标定的精(jīng)度。 2.6 數(shu)據的分析(xi)處理對标(biao)定精度的(de)影響 因爲氣體(ti)渦輪流量(liang)計是計量(liang)一段時間(jian)内通過他(ta)的氣體的(de)🈚體積數，而(ér)氣體體積(jī)又受壓力(li)、溫度等因(yin)素的影響(xiang)💰，且标準裝(zhuang)置的示值(zhí)與真值還(hái)是有點差(cha)異的，所以(yi)若不充分(fen)考慮氣體(ti)通過标準(zhun)裝置、待測(cè)表時狀态(tài)的差異以(yi)及标準裝(zhuāng)置自身的(de)誤差等因(yin)🌈素，所造成(chéng)的誤差将(jiāng)會很大。 對于渦(wō)輪表示值(zhí)精度的标(biao)定一般規(gui)定在下述(shù)流量進行(háng)，即 Qmin 、 0.05 Qmax、 0.1 Qmax、 0.25 Qmax、 0.4 Qmax、 0.7 Qmax和 Qmax。若 0.05 Qmax和(hé) 0.1 Qmax小于(yu) Qmin，則該(gāi)流量點取(qǔ)消。一般同(tong) *量點(dian)至少測試(shi) 3次，取(qǔ) 2次相(xiàng)近數據的(de)平均值爲(wei)測量值。若(ruo)出現異常(cháng)數據，需增(zēng)加試⭐驗次(ci)數。對于每(měi)個流量再(zài)進行如下(xià)的數據分(fèn)析，設： V'、 V 分别(bié)爲時間 t内實際(jì)通過标準(zhun)裝置和待(dai)測表的氣(qì)體體積； V、 Vc 分(fèn)别爲時間(jiān) t内标(biāo)準裝置和(he)待測表的(de)體積示數(shù)； P、 Pc 分别爲通(tōng)過标準裝(zhuāng)置和待測(cè)表的氣體(ti)壓力； TN、 Tc 分别(bié)爲通過标(biao)準裝置和(he)待測表的(de)氣體溫度(dù)； ZN、 Zc 分别爲通(tōng)過标準裝(zhuang)置和待測(cè)的氣體壓(ya)縮系數； △ P 爲待測(cè)表與标準(zhun)裝置之間(jian)的氣體壓(ya)力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标(biao)準裝置與(yu)待測表之(zhī)間的氣體(ti)溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲(wei)在某流量(liàng)點标準裝(zhuang)置的體積(ji)示數 VN與實際通(tong)過他的氣(qi)體體積 V' 相比所(suǒ)得的示值(zhí)相對誤差(cha)。 fc 爲在(zài)某流量點(dian)待測表的(de)體積示數(shu) Vc與實(shi)際通過他(ta)的氣體體(tǐ)積 V相(xiang)比所得的(de)示值相對(dui)誤差。 由氣體狀(zhuang)态方程可(kě)得： 标(biāo)準裝置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測表(biǎo) PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較(jiào)小時，把一(yi)次項後的(de)誤差計算(suan)舍去，由上(shang)式可知💁：忽(hu)略 △ P的(de)存在，造成(chéng)的誤差爲(wèi)（ △ P/PN） ×*；忽略 △ T的存在，造(zào)成的誤差(chà)爲（ △ T/TN） ×*；忽略标(biao)準裝置自(zi)身誤差的(de)存在，造成(chéng)的誤差爲(wei) fN×*，所以(yi)必須考慮(lü)氣體通過(guò)标準裝置(zhì)和待測表(biao)時溫度、壓(ya)力的差異(yi)以及标準(zhun)裝置自身(shēn)的誤差。 3 提高标(biao)定精度的(de)方法 3.1 合理選擇(ze)标準裝置(zhi) 由于(yu)标準渦輪(lún)表本身的(de)特點，它本(běn)身需要每(měi)年進行檢(jian)定，當需标(biāo)定的渦輪(lún)表口徑較(jiào)小時（小于(yú) 100mm），就不(bú)宜選用渦(wo)輪表作爲(wei)标準表。 鑒于流(liú)量越小，雷(léi)諾數越小(xiǎo)，則忽略氣(qi)體粘性造(zao)成✍️的誤差(chà)越太，所以(yi)音速噴嘴(zuǐ)标準裝置(zhi)隻适合标(biao)定大流量(liang)、大口徑的(de)渦🔅輪表。保(bǎo)證喉徑的(de)加工精度(dù)，選擇高精(jing)度的時⚽間(jiān)測量裝置(zhi)都是十分(fen)必要的。爲(wei)使😘容器氣(qi)體溫度盡(jìn)快均勻穩(wen)定，還應在(zài)容器内加(jia)裝攪拌機(jī)。 一般(bān)用鍾罩來(lái)标定小口(kǒu)徑、小流量(liàng)渦輪表，且(qiě)選擇鍾罩(zhao)時🌏其容積(ji)一定要足(zu)夠大，以保(bǎo)證大流量(liang)點标定的(de)精度。爲了(le)💃🏻保證水質(zhi)的清潔，鍾(zhōng)罩内的水(shui)應每🌏天更(geng)換。當鍾罩(zhào)鼓起後，爲(wèi)了使鍾罩(zhào)内氣體溫(wēn)度均勻，鍾(zhong)罩充滿氣(qi)後，應等待(dài) 5min之後(hòu)才能開始(shi)試驗。另外(wai)，鍾罩與音(yīn)速噴嘴作(zuò)爲标準裝(zhuang)置還需利(li)用空調、幹(gàn)燥器等設(she)旋保證标(biao)定所需的(de)✏️标準💜環境(jing)✂️。 3.2 消除(chu)标定壓力(lì)與标定溫(wen)度的影響(xiǎng) 标定(dìng)裝置必須(xū)立于空間(jiān)足夠大的(de)試驗室内(nèi)，保證标準(zhun)裝置、待測(cè)渦輪表不(bu)在單方向(xiàng)受熱（如太(tai)陽的輻射(shè)、加熱器或(huò)👨‍❤️‍👨其他熱源(yuán)）。試驗室中(zhōng)的溫度變(bian)化不得超(chao)過 20±5℃ 的溫度(du)範圍。由于(yú)渦輪表進(jin)入精度的(de)流量範圍(wéi)與🌐表🈚壓及(ji)當地的大(dà)氣壓力有(yǒu)關，所應明(ming)确指出标(biāo)定時的表(biao)壓及當地(di)的🏃🏻‍♂️大氣❗壓(ya)力。 3.3 消(xiāo)除标定系(xi)統中管路(lù)設計方面(miàn)的影響 爲了有(yǒu)效地消除(chu)旋轉流．應(yīng)在渦輪表(biao)前安裝必(bì)要的直管(guǎn)段，且在渦(wō)輪表前加(jiā)裝整流器(qì)，并保證管(guan)道及流🎯量(liang)計密封墊(niàn)片良好定(ding)位，不使突(tū)出。爲了保(bǎo)證👣流體的(de)正常流動(dong)特性🤩，消除(chú)流💋量計後(hòu)✉️的各種管(guan)件、閥門的(de)不🔴良影響(xiǎng)，流量計後(hòu)也應保證(zheng)至少 5倍以上管(guan)道直徑的(de)直管段。 3.4 消除輔(fǔ)助測量裝(zhuāng)置方面的(de)影響 選擇高精(jing)度的溫度(du)、壓力傳感(gan)器、定時裝(zhuāng)置等輔助(zhu)設📐施🛀🏻，其🤩精(jīng)度必須高(gao)于待測渦(wō)輪表所需(xu)精度 l~2級，且安裝(zhuang)位置應合(he)适。 3.5 數(shu)據的分析(xi)處理 計算待測(cè)表的誤差(chà)必須考慮(lü)氣體通過(guò)标準裝置(zhi)和待測表(biao)時溫度、壓(yā)力的差異(yi)以及标準(zhun)裝置自身(shēn)的誤差。若(ruò)忽略通過(guò)标準裝置(zhi)和待測表(biǎo)的氣體壓(yā)縮系數💃的(de)差異，可求(qiu)得待測渦(wō)輪表在某(mǒu) *量點(diǎn)的相對示(shì)值誤差。 4 結論 （ 1）标(biāo)定小口徑(jìng)、小流量的(de)渦輪表應(ying)選用鍾罩(zhao)标準裝置(zhì)，标定大口(kǒu)徑、大流量(liàng)的渦輪表(biao)應選用音(yin)速噴嘴，對(dui)于✍️口徑爲(wei) 100mm以及(ji)大于 100mm的渦輪流(liú)量計也可(kě)選用标準(zhǔn)渦輪表作(zuò)爲标準裝(zhuang)置，但每年(nian)需重新檢(jian)定 1次(ci)。 （ 2）合理設計(jì)标定系統(tǒng)，保證氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計有足夠(gòu)的☂️前後直(zhí)🍉管段，如受(shou)管線的限(xian)制使直管(guan)段長度不(bú)♋夠，則應在(zài)流量計前(qian)加裝整流(liu)器。氣質較(jiao)髒時，應加(jiā)⛱️裝過濾🌈器(qi)，避免✂️雜質(zhi)對系統的(de)💃🏻影響。當氣(qi)質的含水(shuǐ)量較大時(shí)⁉️．應加裝脫(tuō)♊水幹燥裝(zhuāng)置。 （ 3）選擇設(she)計方案，選(xuǎn)擇高精度(du)的溫度、壓(ya)力傳感器(qi)、定時裝置(zhì)等輔🚶助設(she)旋，其精度(du)必須高于(yú)待測渦輪(lun)表所需精(jīng)度 1~2級(ji)，将系統誤(wù)差降爲小(xiao)。 （ 4）嚴格按操(cao)作規程進(jìn)行标定，滿(man)足标定所(suǒ)需要的溫(wēn)度、壓力、濕(shī)度等環境(jing)條件。 （ 5）正确(què)處理數據(jù)，充分考慮(lü)氣體通過(guo)标準裝置(zhì)、待測表時(shi)㊙️狀🌏态💜的差(chà)異以及标(biāo)準裝置自(zì)身的誤差(cha)。标準裝置(zhi)應認真維(wei)護，并依照(zhào)技術*的規(gui)定定期進(jin)行檢定。