LWQ氣體渦(wo)輪流量計(jì)标定精度(du)

摘 要：分析(xī)影響氣體(ti)渦輪流量(liang)計标定精(jing)度的各種(zhong)因素，并提(tí)出了解決(jue)的方法。 影響标(biāo)定精度的(de)因素 2.2 标定壓力(lì)與标定溫(wēn)度的影響(xiǎng) 2.2.1 渦輪(lun)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(su)度也将增(zeng)大。在測量(liang)範圍内，流(liu)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(jí)其它機械(xie)傳動部件(jiàn)摩擦産生(shēng)的機械阻(zu)力矩就比(bǐ)較💰小了。以(yǐ)下讨論🌈中(zhōng)，假定機械(xie)阻力矩爲(wei) 0，則儀(yí)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(liú)體産生阻(zǔ)力的機理(li)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(jiāng)分别進行(háng)讨論。 區分層流(liú)流動狀态(tài)和紊流流(liú)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(ti)的運動粘(zhān)度。 通(tōng)常 Re≥2320是(shi)管内流動(dong)由層流流(liú)動狀态轉(zhuan)變爲紊流(liu)流動狀态(tài)的判斷依(yi)據。 在(zai)層流流動(dòng)狀态時，流(liu)體流動阻(zu)力矩 T與流體動(dong)力牯度（也(yě)稱粘度） μ、流體流(liu)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(ye)随之變化(huà)；若粘度不(bú)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(dong)阻力矩 T與流體(ti)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(cháng)數，代入式(shì)（ 1）可知(zhi)：在紊流流(liu)動狀态時(shi)，儀表系數(shù) K僅與(yu)儀表本身(shen)結構參數(shu)有關，而與(yǔ)流量 Q、流體粘度(dù) μ等參(can)數無關，可(kě)近似爲常(cháng)數。隻有在(zai)這種狀态(tài)下，儀表系(xi)數 K才(cai)真正顯示(shì)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(du)、壓力的變(bian)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(dù)與流體密(mi)度 ρ的(de)比值。根據(jù)流體粘度(du)與溫度之(zhi)間的關系(xì)、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(nei)，随着溫度(du)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(dìng)‼️條件可知(zhi)：溫度🚶的增(zeng)加，使流😍體(ti)在較小流(liú)量即可達(dá)到紊流🔞狀(zhuàng)态這樣，渦(wō)輪表實👅際(jì)進入精度(dù)範圍的小(xiao)流量 Qamin将減小。 而如果(guo)溫度不變(bian)，随着壓力(li)的提高．在(zai)同樣流量(liang)下雷🙇🏻諾🌂數(shù)也💯增加。根(gen)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(liú)量即可達(dá)到紊流狀(zhuang)态，這樣流(liu)量計實際(jì)進入精度(dù)範圍的小(xiao)💚流量 Qamin将減小。 2.3 壓縮系(xi)數的變化(hua)對标定精(jīng)度的影響(xiang) 壓縮(suo)系數 Z是用來衡(heng)量實際氣(qì)體接近理(lǐ)想氣體程(chéng)度的參數(shù)。通常标定(dìng)溫度爲常(chang)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(fen)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(qí)儀表特性(xing)直接受⭐氣(qì)體流動狀(zhuang)态的影響(xiang)。對其進口(kǒu)處的速度(dù)分布尤爲(wèi)敏感。進口(kǒu)流速的突(tū)變和流體(ti)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(you)若🐉十倍管(guǎn)道直徑的(de)直♈管段，但(dan)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(huò)由于安裝(zhuāng)流量計時(shí)密封墊片(piàn)突出而❌改(gai)變了流體(ti)和渦輪葉(yè)片之間的(de)角度，這些(xiē)影響往往(wang)使儀表常(cháng)數變化 2%或更多(duo)。 2.5 輔助(zhu)測量裝置(zhì)對标定精(jing)度的影響(xiǎng) 數據(jù)的正确采(cai)集依賴于(yu)溫度、壓力(lì)傳感器、定(ding)時器、脈🙇‍♀️沖(chòng)計❓數器的(de)選取及安(an)裝位置的(de)确定。如果(guo)傳感器精(jīng)度不🔆夠，則(ze)不能保證(zhèng)測量值的(de)精度。如果(guǒ)傳感器安(an)裝位置不(bú)合适，則不(bu)能正确測(ce)量通過标(biao)準裝置及(ji)待測渦輪(lun)表的📞氣體(tǐ)的實際溫(wen)度、壓💃力值(zhí)。且可☁️能會(hui)影響氣體(ti)的流動狀(zhuang)态，導緻渦(wō)輪表進口(kǒu)處的速度(du)分布不均(jun1)，從而影響(xiang)标定㊙️的精(jing)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(er)氣體體積(ji)又受壓力(li)、溫度等因(yīn)素的影響(xiang)，且标準裝(zhuang)😘置的✉️示值(zhí)與真值還(hái)是有點差(chà)異的，所以(yi)若不充分(fen)考慮氣體(tǐ)通過标準(zhǔn)裝置、待測(cè)表時狀态(tai)的差異以(yǐ)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(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(he) 0.1 Qmax小于(yu) Qmin，則該(gai)流量點取(qu)消。一般同(tong) *量點(dian)至少測試(shi) 3次，取(qu) 2次相(xiang)近數據的(de)平均值爲(wei)測量值。若(ruo)出現異常(cháng)數據，需增(zeng)加🐅試驗次(cì)數。對于每(měi)個流量再(zai)進行如下(xia)的數據分(fen)析，設： V'、 V 分别(bie)爲時間 t内實際(ji)通過标準(zhǔn)裝置和待(dài)測表的氣(qi)體體積； V、 Vc 分(fen)别爲時間(jiān) 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(tong)過标準裝(zhuāng)置和待測(cè)表的氣體(ti)壓力； TN、 Tc 分别(bie)爲通過标(biāo)準裝置和(hé)待測表的(de)氣體溫度(dù)； ZN、 Zc 分别爲通(tong)過标準裝(zhuāng)置和待測(cè)的氣體壓(ya)縮系數； △ P 爲待測(ce)表與标準(zhun)裝置之間(jiān)的氣體壓(yā)力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标(biao)準裝置與(yǔ)待測表之(zhi)間的氣體(tǐ)溫度差， △ T=TN - Tc； fN 爲(wei)在某流量(liang)點标準裝(zhuāng)置的體積(ji)示數 VN與實際通(tong)過他的氣(qì)體體積 V' 相比所(suǒ)得的示值(zhi)相對誤差(chà)。 fc 爲在(zài)某流量點(diǎn)待測表的(de)體積示數(shu) Vc與實(shi)際通過他(ta)的氣體體(ti)積 V相(xiang)比所得的(de)示值相對(duì)誤差。 由氣體狀(zhuàng)态方程可(ke)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(shàng)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(biāo)準裝置自(zi)身誤差的(de)存在，造成(cheng)的誤差爲(wei) fN×*，所以(yi)必須考慮(lǜ)氣體通過(guo)标準裝置(zhì)和待測表(biao)時溫🛀度、壓(yā)力的差異(yì)以及标準(zhun)裝置自身(shen)的誤差。 3 提高标(biao)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(lun)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(lún)表口徑較(jiao)小時（小于(yu) 100mm），就不(bu)宜選用渦(wō)輪表作爲(wei)标準表。 鑒于流(liu)量越小，雷(léi)諾數越小(xiǎo)，則忽略氣(qì)體粘性造(zào)成的誤💘差(chà)越🌈太，所以(yǐ)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(bao)證喉徑的(de)加工精度(du)，選擇高精(jing)度的時💚間(jian)測量裝置(zhì)都是十分(fen)必要的。爲(wei)使容器氣(qi)體🛀溫度盡(jin)快均勻穩(wen)定，還應在(zài)容器内加(jiā)裝攪拌機(jī)。 一般(bān)用鍾罩來(lai)标定小口(kou)徑、小流量(liàng)渦輪表，且(qie)選擇鍾🏃‍♂️罩(zhào)時其容💛積(ji)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(zhong)罩内的水(shui)應每天更(geng)換❄️。當鍾罩(zhao)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(dai) 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(lì)用空調、幹(gàn)燥器等設(shè)旋保證标(biāo)定所需的(de)标準環境(jìng)。 3.2 消除(chú)标定壓力(lì)與标定溫(wēn)度的影響(xiang) 标定(dìng)裝置必須(xu)立于空間(jiān)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(xiang)受熱（如太(tai)陽的輻射(shè)、加熱器或(huò)其他熱源(yuan)）。試驗室中(zhong)的溫度變(biàn)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(wei)與表壓及(ji)👄當地的大(da)氣壓力有(yǒu)關，所應明(míng)确指出标(biāo)定時的表(biǎo)壓🌍及當地(di)的大氣壓(ya)力。 3.3 消(xiāo)除标定系(xì)統中管路(lu)設計方面(miàn)的影響 爲了有(you)效地消除(chu)旋轉流．應(ying)在渦輪表(biǎo)前安裝必(bì)要的✏️直管(guan)段，且在渦(wo)輪表前加(jia)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(dòng)特性🥰，消除(chú)流量計後(hou)的各種管(guan)件👈、閥門的(de)不良影響(xiang)，流量計後(hou)也應保證(zhèng)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(zhuāng)置方面的(de)影響 選擇高精(jīng)度的溫度(du)、壓力傳感(gan)器、定時裝(zhuang)置等輔助(zhu)設施，其精(jīng)💋度必須高(gao)于待測渦(wo)輪表所需(xu)精度 l~2級，且安裝(zhuāng)位置應合(hé)适。 3.5 數(shu)據的分析(xi)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(biǎo)時❌溫度、壓(ya)力的差異(yi)以及标準(zhun)裝置自身(shen)的誤差。若(ruo)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(wō)輪表在某(mǒu) *量點(dian)的相對示(shi)值誤差。 4 結論 （ 1）标(biāo)定小口徑(jing)、小流量的(de)渦輪表應(ying)選用鍾罩(zhao)标準裝❗置(zhi)，标定大口(kǒu)徑、大流量(liang)的渦輪表(biao)應選用音(yīn)速噴嘴，對(dui)于口徑爲(wèi) 100mm以及(ji)大于 100mm的渦輪流(liu)量計也可(kě)選用标準(zhǔn)渦輪表作(zuo)爲标準裝(zhuang)置🌈，但每❗年(nián)需重新檢(jian)定 1次(cì)。 （ 2）合理設計(ji)标定系統(tǒng)，保證氣體(ti)渦輪流量(liàng)計有足夠(gòu)的前🧑🏾‍🤝‍🧑🏼後直(zhí)管段，如受(shou)管線的限(xian)制使直管(guǎn)段長度不(bu)夠，則應在(zai)流量計前(qian)加裝整流(liu)器。氣質較(jiao)髒時，應加(jia)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(shi)♻️．應加裝脫(tuo)水幹燥裝(zhuāng)置。 （ 3）選擇設(shè)計方案，選(xuan)擇高精度(dù)的溫度、壓(ya)力傳感器(qì)、定時裝置(zhì)等輔助設(shè)旋，其精度(dù)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(cāo)作規程進(jin)行标定，滿(mǎn)足标定所(suǒ)需要的溫(wēn)度、壓力、濕(shī)度等環境(jìng)條件。 （ 5）正确(què)處理數據(ju)，充分考慮(lü)氣體通過(guò)标準裝置(zhi)、待測表時(shí)❤️狀态的💰差(chà)異以及标(biao)準裝置自(zì)身的誤差(chà)。标準👨‍❤️‍👨裝置(zhì)應認❌真維(wei)護，并依照(zhào)技術*的規(gui)定定期進(jin)行檢📞定。