LWQ氣體渦(wo)輪流量計(ji)标定精度(du)

摘 要：分析(xī)影響氣體(ti)渦輪流量(liang)計标定精(jīng)度的各種(zhǒng)因素，并提(ti)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(li)與标定溫(wēn)度的影響(xiang) 2.2.1 渦輪(lún)表的流動(dòng)特性 當流量大(da)于始動流(liú)量值後，随(sui)着流量的(de)增加，渦輪(lun)🏃‍♂️旋轉角速(su)度也将增(zeng)大。在測量(liàng)範圍内，流(liú)體産生的(de)阻力矩 T将成爲(wei)影響流量(liang)計特性的(de)主要困素(su)。相對來說(shuo)，由☎️軸承及(ji)其它機械(xie)傳動部件(jiàn)摩擦産生(sheng)的機械阻(zǔ)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(liú)體的流量(liàng)； B、 C——常數。 由于在不(bu)同的流動(dòng)狀态下，流(liu)體産生阻(zǔ)力的機理(lǐ)不同，效果(guǒ)也不同，所(suo)以對層流(liú)流動狀态(tài)和紊流流(liu)動狀🔴态将(jiang)分别進行(hang)⭕讨論。 區分層流(liu)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(liàng)； d——管道(dào)直徑； ν——管内流體(tǐ)的運動粘(zhān)度。 通(tōng)常 Re≥2320是(shì)管内流動(dong)由層流流(liú)動狀态轉(zhuan)變爲紊流(liú)流動狀态(tài)的判斷🐇依(yī)據。 在(zai)層流流動(dong)狀态時，流(liú)體流動阻(zǔ)力矩 T與流體動(dong)力牯度（也(ye)稱粘度） μ、流體流(liu)量 Q成(cheng)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(xì)數 K也(ye)随之變化(hua)；若粘度不(bu)變．則 K将随流量(liang)的增加而(er)增加。 在紊流流(liu)動狀态時(shi)，流體流動(dong)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(du)的影響．即(ji) T=C2ρQ2，式中(zhōng)， C2爲常(cháng)數，代入式(shi)（ 1）可知(zhī)：在紊流流(liu)動狀态時(shí)，儀表系數(shu) K僅與(yǔ)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(cān)數無關，可(kě)近似爲常(cháng)數。隻有在(zai)這種狀态(tai)下，儀表系(xì)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(xiang)的分析 運動粘(zhan)度 ν爲(wei)動力粘度(dù)與流體密(mì)度 ρ的(de)比值。根據(ju)流體粘度(du)與溫度之(zhi)間的關系(xì)、雷諾數的(de)定💋義及氣(qi)體狀态方(fang)程可知，在(zai)一定的溫(wēn)度範圍内(nei)，随着溫度(dù)的提高，在(zài)同樣流量(liàng)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)：溫度的增(zeng)加，使流🤞體(tǐ)在較小🏃流(liu)量即可達(da)到紊流狀(zhuang)态這樣，渦(wo)輪表實✔️際(ji)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(shu)也增加。根(gēn)據層流、紊(wěn)流的判定(dìng)條件可知(zhi)：壓力的增(zēng)加，使流體(ti)在較小流(liu)量即可達(dá)到紊流狀(zhuàng)态，這樣流(liú)量計實際(jì)進入精度(dù)範圍的小(xiǎo)流量 Qamin将減小。 2.3 壓縮系(xi)數的變化(hua)對标定精(jing)度的影響(xiǎng) 壓縮(suō)系數 Z是用來衡(heng)量實際氣(qi)體接近理(lǐ)想氣體程(cheng)度的參數(shu)。通常标定(dìng)㊙️溫度爲常(cháng)溫、标定壓(yā)力不會太(tai)高，可以不(bu)考慮 Z的影響。 2.4 速度分(fèn)布畸變對(dui)标定精度(dù)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(xìng)直接受氣(qì)體流動狀(zhuàng)态的影響(xiǎng)。對其進口(kǒu)處的速度(du)分布尤爲(wèi)敏感。進口(kou)流速的突(tu)變和流體(ti)的旋轉可(ke)使測量誤(wu)差達到不(bú)能允許的(de)程度。在标(biao)定中，渦輪(lún)流量計之(zhī)前一般有(you)若十倍管(guan)道直徑的(de)直管段，但(dàn)往往由于(yú)直管段長(zhǎng)度不夠，進(jìn)口處流體(ti)的旋轉采(cǎi)能*消除、或(huò)由于安裝(zhuang)流量計時(shi)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(wǎng)使儀表常(cháng)數變化 2%或更多(duo)。 2.5 輔助(zhù)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(yu)溫度、壓力(lì)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(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(guo)傳感器安(ān)裝🛀🏻位置不(bu)合适，則♍不(bu)能正👄确測(ce)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻通過标(biao)準裝置及(jí)待測渦輪(lun)表的氣體(ti)的實際溫(wēn)度、壓力值(zhi)。且可💘能會(hui)影響氣♊體(tǐ)的流動狀(zhuàng)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(tǐ)渦輪流量(liàng)計是計量(liàng)一段時間(jiān)内通過他(tā)的🛀氣體的(de)🥰體積數，而(ér)氣體體積(jī)又受壓力(lì)、溫度等因(yīn)素的影響(xiang)，且标準裝(zhuāng)置的示值(zhí)與真值還(hái)是有點差(cha)異的，所以(yǐ)若不充分(fen)考慮氣體(ti)🐪通過标準(zhun)裝置、待測(ce)🈲表時狀态(tai)的差異以(yǐ)及标準裝(zhuang)置自身的(de)誤差等因(yin)素，所造成(chéng)的誤差将(jiang)會很大。 對于渦(wo)輪表示值(zhí)精度的标(biao)定一般規(gui)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(yú) 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(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(zēng)加試驗次(ci)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(bié)爲時間 t内實際(ji)通過标準(zhǔn)裝置和待(dai)測表的氣(qi)體體積； V、 Vc 分(fen)别爲時間(jian) 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(ce)表的氣體(ti)壓力； TN、 Tc 分别(bié)爲通過标(biāo)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(zhuāng)置和待測(cè)的氣體壓(yā)縮系數； △ P 爲待測(ce)表與标準(zhun)裝置之間(jiān)的氣體壓(ya)力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标(biāo)準裝置與(yǔ)待測表之(zhī)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(qi)體體積 V' 相比所(suo)得的示值(zhi)相對誤差(cha)。 fc 爲在(zài)某流量點(dian)待測表的(de)體積示數(shù) Vc與實(shi)際通過他(tā)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(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(yī)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(cheng)的誤差爲(wei)（ △ 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(zì)身誤差的(de)存在，造成(chéng)的誤差爲(wèi) fN×*，所以(yi)必須考慮(lǜ)氣體通過(guò)标準裝置(zhì)和待測表(biǎo)時溫度、壓(yā)力的差異(yi)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(ze)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(měi)年進行檢(jiǎn)⭐定，當需标(biāo)定的渦輪(lun)表口徑較(jiào)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(liú)量越小，雷(lei)諾數越小(xiao)，則忽略氣(qì)體粘性造(zao)成的誤差(cha)越太🈚，所以(yǐ)音速噴嘴(zuǐ)标準裝置(zhì)隻适合标(biāo)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(wèi)使容器氣(qi)體溫度盡(jìn)快均勻穩(wěn)定，還應在(zai)容器内加(jia)裝✌️攪拌機(jī)。 一般(ban)用鍾罩來(lái)标定小口(kou)徑、小流量(liang)渦輪表，且(qie)選擇鍾㊙️罩(zhao)時其容積(ji)一定要足(zú)夠大，以保(bǎo)證大流量(liàng)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(gèng)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(hou)才能開始(shi)試驗。另外(wài)，鍾罩與音(yin)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(biāo)定所需的(de)🌈标準環境(jing)。 3.2 消除(chu)标定壓力(li)與标定溫(wen)度的影響(xiǎng) 标定(ding)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(ce)渦輪表不(bu)在單方向(xiàng)受熱（如太(tai)陽的輻射(she)、加熱🐉器或(huò)🚩其他熱源(yuan)）。試驗室中(zhong)的溫度變(bian)化不得超(chāo)過🌈 20±5℃ 的溫度(dù)範圍。由于(yú)渦輪表進(jin)入精度的(de)流量範圍(wei)與🌐表🙇🏻壓及(jí)♻️當地的大(dà)氣壓力有(you)關，所應明(míng)确指出标(biāo)定時的表(biǎo)壓及當地(dì)的👉大氣✂️壓(yā)力。 3.3 消(xiao)除标定系(xì)統中管路(lu)設計方面(mian)的影響 爲了有(yǒu)效地消除(chu)旋轉流．應(yīng)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(qi)，并保證管(guǎn)道及流量(liang)計密封墊(niàn)片良好定(dìng)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(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(guǎn)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(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(wō)輪表所需(xu)精度 l~2級，且安裝(zhuāng)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(cha)必須考慮(lǜ)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(zhun)裝置自身(shēn)的誤差。若(ruo)忽略通過(guò)标準裝置(zhì)和待測表(biǎo)的氣體壓(ya)縮系數🈲的(de)差異，可求(qiu)得待測渦(wo)🆚輪表在某(mou) *量點(diǎn)的相對示(shi)值誤差。 4 結論 （ 1）标(biao)定小口徑(jing)、小流量的(de)渦輪表應(yīng)選用鍾罩(zhào)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(wei) 100mm以及(jí)大于 100mm的渦輪流(liu)量計也可(kě)選用标準(zhun)渦輪表作(zuò)爲标準裝(zhuāng)置，但每年(nian)需重新檢(jian)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(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(jia)裝過濾器(qi)，避免🌐雜質(zhi)對系統的(de)影響。當🔴氣(qì)質的含水(shui)量較大時(shí)㊙️．應加裝脫(tuo)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(qì)、定時💘裝置(zhi)等輔助設(shè)旋，其精度(dù)必須高于(yú)待測渦輪(lun)表所需精(jing)度 1~2級(ji)，将系統誤(wu)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(shi)度等環境(jìng)條件。 （ 5）正确(què)處理數據(ju)，充分考慮(lǜ)氣體通過(guò)标準裝置(zhì)、待測表時(shi)狀⭐态的差(cha)異以及标(biao)準裝置自(zi)身的誤差(chà)。标準裝置(zhì)應認真維(wei)護，并依照(zhao)技術*的規(gui)定定期進(jin)行檢定。