LWQ氣體渦(wō)輪流量計(ji)标定精度(du)

摘 要：分析(xi)影響氣體(ti)渦輪流量(liàng)計标定精(jing)度的各種(zhǒng)因素，并提(ti)出了解決(jué)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(sui)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(liàng)計特性的(de)主要困素(sù)。相對來說(shuo)，由軸承及(ji)其它💁機械(xiè)傳動部件(jiàn)摩擦産生(sheng)的機械阻(zu)力矩就比(bǐ)較🐆小了。以(yǐ)下讨論中(zhōng)，假定機械(xiè)阻力矩爲(wèi) 0，則儀(yi)表系數： K=B - C[T/ρQ2 ] （ 1） 式中： Q——管内流(liu)體的流量(liàng)； B、 C——常數。 由于在不(bu)同的流動(dong)狀态下，流(liu)體産生阻(zu)力的機理(lǐ)不同，效果(guo)也不同，所(suo)以對層流(liu)流動狀态(tài)和紊流流(liu)🎯動狀♋态将(jiang)⚽分别進行(háng)讨論。 區分層流(liú)流動狀态(tai)和紊流流(liu)動狀态必(bì)須引入雷(lei)諾數（ Re）的概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式中： Q——管内流(liú)體的流量(liang)； d——管道(dào)直徑； ν——管内流體(tǐ)的運動粘(zhan)度。 通(tōng)常 Re≥2320是(shì)管内流動(dong)由層流流(liú)動狀态轉(zhuǎn)變爲紊流(liu)流動狀态(tài)的判斷依(yī)據。 在(zài)層流流動(dòng)狀态時，流(liu)體流動阻(zǔ)力矩 T與流體動(dòng)力牯度（也(yě)稱粘度） μ、流體流(liú)量 Q成(chéng)正比，即 T=C1μQ。式中， C1爲常數(shu)，代入式（ 1）可知：若(ruò)粘度變化(huà)，則儀表系(xi)數 K也(yě)随之變化(huà)；若粘度不(bú)變．則 K将随流量(liàng)的增加而(ér)增加。 在紊流流(liú)動狀态時(shi)，流體流動(dòng)阻力矩 T與流體(tǐ)密度和 Q2成正比(bi)．此時可計(jì)流體粘度(dù)的影響．即(jí) T=C2ρQ2，式中(zhōng)， C2爲常(chang)數，代入式(shì)（ 1）可知(zhi)：在紊流流(liu)動狀态時(shí)，儀表系數(shù) K僅與(yǔ)儀表本身(shēn)結構參數(shù)有關，而與(yu)流量 Q、流體粘度(dù) μ等參(cān)數無關，可(kě)近似爲常(chang)數。隻有在(zài)這種狀态(tài)下，儀㊙️表㊙️系(xì)數 K才(cái)真正顯示(shi)了常數的(de)性質。儀表(biǎo)系數 K爲常數的(de)這個區間(jian)，也就是該(gāi)流量計的(de)測量範圍(wei)。 2.2.2 溫度(du)、壓力的變(biàn)化對标定(dìng)精度影響(xiǎng)的分析 運動粘(zhān)度 ν爲(wèi)動力粘度(du)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(xi)、雷諾數的(de)定🈲義及氣(qì)體狀态方(fāng)程可知，在(zai)一定的溫(wēn)度範圍内(nèi)，随着溫度(du)的提高，在(zai)同樣流量(liang)下雷諾數(shù)也增加。根(gēn)據層流、紊(wen)流的判定(ding)條件可知(zhī)：溫度🚶‍♀️的增(zeng)加，使流體(tǐ)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(du)範圍的小(xiǎo)流♻️量 Qamin将減小。 而如果(guo)溫度不變(biàn)，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(wen)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(dá)到紊流狀(zhuang)态，這樣流(liú)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(xi)數的變化(huà)對标定精(jīng)度的影響(xiang) 壓縮(suō)系數 Z是用來衡(héng)量實際氣(qi)體接近理(li)想氣體程(chéng)度的參數(shù)。通常标⚽定(ding)✂️溫度爲常(cháng)溫、标定壓(yā)力不會太(tai)高，可以不(bú)考慮 Z的影響。 2.4 速度分(fèn)布畸變對(duì)标定精度(du)的影響 渦輪表(biǎo)是速度式(shì)的流量測(ce)量儀表，其(qi)儀表特性(xing)直接受氣(qi)體🍉流♍動狀(zhuang)态的影響(xiǎng)。對其進口(kou)處的速度(dù)分布尤爲(wèi)敏感。進口(kou)流速的突(tū)變和流體(tǐ)的旋轉可(ke)使測量誤(wu)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(yǒu)若十倍管(guan)道直徑的(de)直管段，但(dàn)往🚶往由于(yu)直管段長(zhǎng)度不夠，進(jìn)口處流體(tǐ)的旋轉采(cǎi)能*消除、或(huo)由于安裝(zhuang)流量計時(shí)密⁉️封墊片(pian)突出而改(gai)變了流體(tǐ)和渦輪葉(ye)片之間🔞的(de)角度，這些(xiē)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(jīng)度的影響(xiang) 數據(jù)的正确采(cǎi)集依賴于(yú)溫度、壓力(li)傳感器、定(dìng)時器、脈沖(chòng)計數器的(de)選取及安(an)裝位置的(de)确定。如果(guǒ)傳感器精(jing)度不夠，則(ze)不能保證(zhèng)💔測量值的(de)精度。如果(guǒ)傳感器安(ān)裝位置不(bú)合适，則不(bu)能正确測(cè)量通過标(biao)準裝置及(ji)待測渦輪(lun)表的氣體(tǐ)的實際溫(wēn)度、壓力值(zhi)。且可能會(huì)影響氣體(ti)的流動狀(zhuang)态，導緻渦(wo)輪表進口(kou)處的🧡速度(dù)分布不均(jun1)，從而影響(xiǎng)标定的精(jing)度。 2.6 數(shu)據的分析(xī)處理對标(biāo)定精度的(de)影響 因爲氣體(ti)渦輪流量(liàng)計是計量(liang)一段時間(jian)内通過他(tā)🔞的氣體的(de)🏃‍♀️體✌️積數，而(ér)氣體體積(ji)又受壓力(li)、溫度等因(yin)👣素的🈲影響(xiang)，且标🏃🏻‍♂️準裝(zhuang)♈置的示值(zhi)與真值還(hái)是有點差(cha)異的，所以(yǐ)若不充分(fen)考慮氣體(tǐ)通過标準(zhun)裝置、待測(ce)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(wo)輪表示值(zhi)精度的标(biāo)定一般規(guī)定在下述(shù)流量進行(hang)，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(yú) Qmin，則該(gai)流量點取(qǔ)消。一般同(tóng) *量點(diǎn)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(ruò)出現異常(cháng)數據，需增(zēng)加試🌈驗次(ci)數。對于每(mei)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(zhǔn)裝置和待(dai)測表的氣(qì)體體積； V、 Vc 分(fen)别爲時間(jian) t内标(biāo)準裝置和(hé)待測表的(de)體積示數(shu)； P、 Pc 分别爲通(tōng)過标準裝(zhuāng)置和待測(cè)表的氣體(tǐ)壓力； TN、 Tc 分别(bié)爲通過标(biāo)準裝置和(hé)待測表的(de)氣體溫度(du)； ZN、 Zc 分别爲通(tong)過标準裝(zhuang)置和待測(ce)的氣體壓(ya)縮系數； △ P 爲待測(ce)表與标準(zhun)裝置之間(jian)的氣體壓(yā)力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标(biao)準裝置與(yǔ)待測表之(zhī)間的氣體(tǐ)溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲(wèi)在某流量(liang)點标準裝(zhuāng)置的體積(jī)示數 VN與實際通(tōng)過他的氣(qì)體體積 V' 相比所(suǒ)得的示值(zhí)相對誤差(chà)。 fc 爲在(zai)某流量點(diǎn)待測表的(de)體積示數(shu) Vc與實(shí)際通過他(tā)的氣體體(ti)積 V相(xiàng)比所得的(de)示值相對(dui)誤差。 由氣體狀(zhuàng)态方程可(kě)得： 标(biao)準裝置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測表(biao) PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較(jiào)小時，把一(yi)次項後的(de)誤差計算(suàn)舍去，由上(shang)式可知：忽(hu)❌略💁 △ P的(de)存在，造成(chéng)的誤差爲(wei)（ △ P/PN） ×*；忽略 △ T的存在，造(zào)成的誤差(cha)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(yì)以及标準(zhǔn)裝置自身(shēn)的誤差。 3 提高标(biāo)定精度的(de)方法 3.1 合理選擇(zé)标準裝置(zhi) 由于(yú)标準渦輪(lún)表本身的(de)特點，它本(běn)身需要每(mei)年進🏃‍♀️行檢(jian)定，當需标(biao)定的渦輪(lun)表口徑較(jiào)小時（小于(yu) 100mm），就不(bu)宜選用渦(wo)輪表作爲(wèi)标準表。 鑒于流(liu)量越小，雷(léi)諾數越小(xiao)，則忽略氣(qi)體粘性造(zao)成的誤差(chà)越太🥰，所以(yi)音速噴嘴(zui)标準裝置(zhì)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(jīng)度的時間(jian)測量🐕裝置(zhì)都是十分(fèn)必要的。爲(wèi)使容器氣(qì)體溫度盡(jin)快均勻穩(wěn)定，還應在(zai)容器内加(jiā)裝💚攪拌機(ji)。 一般(ban)用鍾罩來(lái)标定小口(kǒu)徑、小流量(liàng)渦輪表，且(qiě)選擇鍾罩(zhào)時其容積(jī)一定要足(zú)夠大，以保(bao)證大流量(liàng)點标🏃🏻‍♂️定的(de)精度✏️。爲了(le)保證💯水質(zhì)的清潔，鍾(zhōng)罩内的水(shui)應每天更(gèng)換。當鍾罩(zhào)鼓起後，爲(wei)了使🈲鍾罩(zhào)内氣體溫(wen)度均勻，鍾(zhong)罩充🏃‍♂️滿氣(qi)後，應等待(dài) 5min之後(hou)才能開始(shi)試驗。另外(wài)，鍾罩與音(yīn)速噴嘴作(zuo)爲标準裝(zhuang)置還🥰需利(li)用空調、幹(gan)燥器等設(she)旋保證标(biao)定所需的(de)标準環境(jing)💚。 3.2 消除(chú)标定壓力(li)與标定溫(wēn)度的影響(xiǎng) 标定(ding)裝置必須(xū)立于空間(jian)足夠大的(de)試驗室内(nei)，保證标準(zhǔn)裝置、待測(cè)渦輪表不(bú)在單方向(xiàng)受熱（如太(tài)陽的輻射(shè)、加熱器或(huo)其他熱源(yuan)）。試驗室中(zhōng)的溫度變(bian)化不得超(chāo)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(wei)與表壓🤩及(ji)當地的大(dà)氣壓力有(yǒu)關，所應明(ming)确指出标(biao)定時的🛀表(biǎo)壓及當地(di)的大氣壓(ya)力。 3.3 消(xiao)除标定系(xì)統中管路(lù)設計方面(mian)的影響 爲了有(you)效地消除(chú)旋轉流．應(ying)在渦輪表(biao)前安裝必(bi)要的直管(guan)段🔞，且在渦(wō)輪表前加(jiā)裝整流器(qi)，并保證管(guan)道及流量(liang)計密封墊(niàn)片良好定(dìng)位，不使突(tu)出。爲了保(bao)證流體的(de)正常流動(dong)特性🎯，消除(chu)流⭐量計後(hou)的各種管(guǎn)件、閥門的(de)不良影響(xiǎng)，流🙇‍♀️量計後(hou)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(fu)助測量裝(zhuang)置方面的(de)影響 選擇高精(jīng)度的溫度(dù)、壓力傳感(gǎn)器、定時裝(zhuāng)置等輔助(zhù)⭐設施，其精(jing)度💃必須高(gao)于待測渦(wo)輪表所需(xū)精度 l~2級，且安裝(zhuang)位置應合(he)适。 3.5 數(shù)據的分析(xī)處理 計算待測(ce)表的誤差(chà)必須考慮(lü)氣體通過(guo)标準裝置(zhi)和待測表(biao)時溫度、壓(ya)力的差異(yi)以及标準(zhǔn)裝置自身(shēn)的誤差。若(ruò)忽略通過(guò)🐆标準裝置(zhì)和待測表(biao)的氣體壓(ya)縮系數的(de)差異，可求(qiu)得💁待測渦(wo)輪表在某(mǒu) *量點(dian)的相對示(shi)值誤差。 4 結論 （ 1）标(biao)定小口徑(jìng)、小流量的(de)渦輪表應(ying)選用鍾罩(zhào)标準裝置(zhi)，标定🚶大口(kou)徑、大流量(liàng)的渦輪表(biǎo)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(liu)量計也可(ke)選用标準(zhun)渦輪表作(zuò)爲标準裝(zhuāng)置，但☔每年(nián)需❄️重新檢(jiǎn)定 1次(cì)。 （ 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(xiàn)制使直管(guan)段長度不(bu)❄️夠，則應在(zài)📱流量計前(qian)加裝整流(liú)器。氣質較(jiào)髒時，應加(jiā)裝過濾器(qì)，避免雜質(zhi)對系統的(de)影響。當氣(qi)質的含水(shui)量較大時(shí)．應加裝脫(tuo)🈲水幹燥裝(zhuang)置。 （ 3）選擇設(she)計方案，選(xuan)擇高精度(dù)的溫度、壓(yā)力傳感器(qì)、定時裝置(zhi)等輔助設(shè)旋，其精度(dù)必須高于(yu)待測渦輪(lun)表所需精(jing)度 1~2級(jí)，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(suo)需要的溫(wen)度⛱️、壓力、濕(shī)♊度等環境(jìng)條件。 （ 5）正确(que)處理數據(ju)，充分考慮(lǜ)氣體通過(guò)标準裝置(zhi)、待測表♍時(shí)❗狀态的差(cha)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(zhao)技術*的規(guī)定定期進(jìn)行檢定。