LWQ氣體(ti)渦輪流(liú)量計标(biao)定精度(dù)

摘(zhāi) 要(yao)：分析影(yǐng)響氣體(ti)渦輪流(liu)量計标(biāo)定精度(dù)的各種(zhǒng)因素，并(bìng)提出了(le)🈲解決的(de)方法。 影響(xiang)标定精(jīng)度的因(yin)素 2.2 标定壓(yā)力與标(biāo)定溫度(du)的影響(xiǎng) 2.2.1 渦(wo)輪表的(de)流動特(tè)性 當流量(liàng)大于始(shi)動流量(liang)值後，随(suí)着流量(liang)的增加(jiā)，渦輪旋(xuán)💯轉角速(su)✔️度也将(jiang)增大。在(zài)測量範(fan)圍内，流(liú)體産生(shēng)的阻力(lì)矩 T将成爲(wei)影響流(liú)量計特(te)性的主(zhu)要困素(sù)。相對來(lái)說，由軸(zhou)承❤️及其(qi)它機械(xiè)傳動部(bu)件摩擦(cā)産生的(de)機械阻(zu)力📐矩就(jiù)比較小(xiao)了🐇。以下(xià)讨論中(zhong)，假定機(ji)械阻力(li)矩爲 0，則儀(yi)表系數(shù)： K=B - C[T/ρQ2 ] （ 1） 式中： Q——管内(nèi)流體的(de)流量； B、 C——常數。 由于(yu)在不同(tong)的流動(dòng)狀态下(xia)，流體産(chǎn)生阻力(lì)的機理(li)不同，效(xiào)果也不(bu)同，所以(yǐ)對層流(liu)流動狀(zhuàng)态和紊(wěn)流流動(dong)狀🏃🏻态将(jiāng)分别進(jìn)行讨論(lùn)☁️。 區(qū)分層流(liu)流動狀(zhuàng)态和紊(wen)流流動(dong)狀态必(bì)須引入(ru)雷諾數(shu)（ Re）的(de)概念 Re=4Q/πdν （ 2） 式(shì)中： Q——管内流(liu)體的流(liu)量； d——管道直(zhí)徑； ν——管内流(liú)體的運(yun)動粘度(dù)。 通(tong)常 Re≥2320是管内(nei)流動由(you)層流流(liu)動狀态(tài)轉變爲(wei)紊流流(liu)動狀🈲态(tai)的🏃‍♀️判🏃‍♂️斷(duàn)依據。 在層(céng)流流動(dong)狀态時(shí)，流體流(liu)動阻力(li)矩 T與流體(ti)動力牯(gǔ)度（也稱(cheng)粘度） μ、流體(tǐ)流量 Q成正(zheng)比，即 T=C1μQ。式中(zhōng)， C1爲(wèi)常數，代(dai)入式（ 1）可知(zhi)：若粘度(dù)變化，則(ze)儀表系(xì)數 K也随之(zhī)變化；若(ruo)粘度不(bú)變．則 K将随(sui)流量的(de)增加而(ér)增加。 在紊(wěn)流流動(dong)狀态時(shi)，流體流(liu)動阻力(lì)矩 T與流體(ti)密度和(hé) Q2成(chéng)正比．此(ci)時可計(jì)流體粘(zhān)度的影(ying)響．即 T=C2ρQ2，式中(zhōng)， C2爲(wei)常數，代(dài)入式（ 1）可知(zhī)：在紊流(liú)流動狀(zhuang)态時，儀(yí)表系數(shu) K僅(jǐn)與儀表(biǎo)本身結(jié)構參數(shu)有關，而(er)與流量(liang) Q、流(liú)體粘度(dù) μ等(děng)參數無(wú)關，可近(jìn)似爲常(chang)數。隻有(yǒu)在這種(zhǒng)狀态下(xià)，儀表♈系(xì)數📐 K才真正(zhèng)顯示了(le)常數的(de)性質。儀(yi)表系數(shù) K爲(wèi)常數的(de)這個區(qu)間，也就(jiu)是該流(liú)量計的(de)測量範(fàn)圍🤟。 2.2.2 溫度、壓(yā)力的變(bian)化對标(biao)定精度(du)影響的(de)分析 運動(dòng)粘度 ν爲動(dong)力粘度(dù)與流體(ti)密度 ρ的比(bǐ)值。根據(ju)流體粘(zhān)度與溫(wēn)度之間(jiān)的關系(xì)、雷諾數(shu)的定義(yi)及氣⭐體(ti)狀态方(fang)程可知(zhī)，在一定(dìng)的溫度(du)範圍内(nèi)，随着溫(wēn)度的提(ti)高，在同(tóng)樣流量(liàng)下雷諾(nuo)數也增(zeng)加。根據(jù)層流、紊(wěn)流的判(pan)定條件(jian)可知：溫(wēn)度的增(zēng)加，使流(liú)體在較(jiào)小流量(liang)即可達(dá)到紊流(liu)狀态這(zhe)樣🈲，渦輪(lún)表實際(jì)進入精(jīng)度範圍(wéi)的小流(liú)量 Qamin将減小(xiǎo)。 而(ér)如果溫(wen)度不變(biàn)，随着壓(ya)力的提(tí)高．在同(tong)樣流量(liang)下雷⚽諾(nuò)數也增(zēng)加。根據(ju)層流、紊(wen)流的判(pàn)定條件(jian)可知：壓(yā)力的增(zēng)加，使流(liú)👄體在♈較(jiao)小流量(liàng)即可達(dá)到紊流(liu)狀态，這(zhè)樣流量(liang)計實際(jì)進入精(jīng)度範圍(wéi)的小流(liu)量 Qamin将減小(xiao)。 2.3 壓(yā)縮系數(shù)的變化(huà)對标定(dìng)精度的(de)影響 壓縮(suō)系數 Z是用(yong)來衡量(liàng)實際氣(qì)體接近(jìn)理想氣(qì)體程度(dù)的參數(shu)。通㊙️常标(biao)🈲定溫度(dù)爲常溫(wēn)、标定壓(yā)力不會(huì)太高，可(kě)以不考(kao)慮📞 Z的影響(xiang)。 2.4 速(sù)度分布(bù)畸變對(dui)标定精(jing)度的影(ying)響 渦輪表(biǎo)是速度(dù)式的流(liú)量測量(liàng)儀表，其(qí)儀表特(tè)性直接(jiē)受氣體(ti)👌流🏒動狀(zhuang)态的影(yǐng)響。對其(qi)進口處(chù)的速度(du)分🔴布尤(yóu)爲敏感(gǎn)。進口流(liu)速的突(tu)變和流(liu)體的旋(xuan)轉可使(shǐ)🚩測量誤(wù)🈲差達到(dào)🈲不能允(yun)許的程(cheng)度。在标(biao)定中，渦(wō)輪流量(liàng)計之前(qian)一般有(yǒu)若十倍(bei)管道👄直(zhí)徑的直(zhí)管段，但(dan)往往由(you)于直管(guǎn)段長度(du)不夠，進(jin)口處流(liú)體的旋(xuán)轉采能(neng)🐪*消除、或(huò)由于安(ān)裝流量(liàng)計時密(mi)封墊片(pian)突出而(ér)🔞改變了(le)流體和(he)渦輪葉(yè)片之間(jiān)的角度(dù)，這些影(yǐng)響往往(wang)使儀😄表(biǎo)常數變(biàn)化 2%或更多(duō)。 2.5 輔(fu)助測量(liàng)裝置對(duì)标定精(jīng)度的影(yǐng)響 數據的(de)正确采(cai)集依賴(lài)于溫度(dù)、壓力傳(chuan)感器、定(ding)時器、脈(mò)沖計數(shu)器的選(xuǎn)取及安(an)裝位置(zhi)的确定(ding)。如果傳(chuan)感器精(jīng)度不夠(gou)，則不能(neng)保證測(ce)量值的(de)精度。如(rú)果傳感(gǎn)器安裝(zhuāng)位置不(bu)🐪合适，則(ze)不能正(zheng)确測量(liàng)通過标(biao)準裝置(zhì)及待測(ce)渦輪表(biǎo)的✏️氣體(tǐ)的實際(jì)溫度、壓(ya)🈲力值。且(qiě)可能會(hui)影響氣(qi)體的流(liú)動狀态(tài)，導緻渦(wō)輪🍓表進(jin)口處的(de)💯速度分(fèn)布不均(jun)，從而影(yǐng)響标定(dìng)的精度(dù)。 2.6 數(shu)據的分(fen)析處理(li)對标定(dìng)精度的(de)影響 因爲(wèi)氣體渦(wō)輪流量(liàng)計是計(ji)量一段(duàn)時間内(nei)通過他(ta)的氣體(tǐ)的體積(jī)數，而氣(qi)體體積(jī)又受壓(ya)力、溫度(dù)等因⛷️素(su)的影響(xiang)，且标準(zhǔn)裝置的(de)示值與(yǔ)真值還(hai)是有點(dian)差異的(de)，所以若(ruo)不充分(fèn)考慮氣(qì)體通過(guo)标準裝(zhuang)置、待測(ce)表時狀(zhuàng)态的差(chà)異以㊙️及(jí)标準裝(zhuang)置自身(shēn)的誤差(cha)等因素(sù)，所造成(cheng)的誤差(chà)将會很(hěn)大。 對于渦(wō)輪表示(shi)值精度(du)的标定(ding)一般規(guī)定在下(xia)述流量(liang)🔅進☂️行，即(ji) 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(gai)流量點(dian)取消。一(yi)般同 *量點(dian)至少測(cè)試 3次，取 2次相(xiang)近數據(ju)的平均(jun1)值爲測(ce)量值。若(ruo)出現異(yì)常數據(jù)，需🚶‍♀️增加(jia)試💛驗次(cì)數。對于(yu)每個流(liu)量再進(jin)行如下(xia)的數據(ju)分♍析，設(she)📧： V'、 V 分别(bié)爲時間(jiān) t内(nèi)實際通(tōng)過标準(zhǔn)裝置和(hé)待測表(biǎo)的氣體(tǐ)體積； V、 Vc 分别爲(wei)時間 t内标(biao)準裝置(zhì)和待測(cè)表的體(ti)積示數(shu)； P、 Pc 分别(bié)爲通過(guo)标準裝(zhuāng)置和待(dài)測表的(de)氣體壓(yā)力； TN、 Tc 分(fèn)别爲通(tong)過标準(zhun)裝置和(he)待測表(biǎo)的氣體(tǐ)溫度； ZN、 Zc 分别爲(wèi)通過标(biāo)準裝置(zhi)和待測(cè)的氣體(tǐ)壓縮系(xi)數； △ P 爲待測(cè)表與标(biāo)準裝置(zhi)之間的(de)氣體壓(yā)力差， △ P=Pc - PN； △ T 爲标準(zhun)裝置與(yǔ)待測表(biao)之間的(de)氣體溫(wen)度差， △ T=TN - Tc； fN 爲在某(mǒu)流量點(dian)标準裝(zhuāng)置的體(ti)積示數(shu) VN與(yǔ)實際通(tōng)過他的(de)氣體體(ti)積 V' 相比所(suǒ)得的示(shi)值相對(duì)誤差。 fc 爲在(zài)某流量(liang)點待測(ce)表的體(ti)積示數(shù) Vc與(yǔ)實際通(tong)過他的(de)氣體體(tǐ)積 V相比所(suǒ)得的示(shì)值相對(duì)誤差。 由氣(qì)體狀态(tai)方程可(kě)得： 标準裝(zhuāng)置 PNV'/TN=ZNmR （ 3） 待測(cè)表 PcV/Tc=ZcmR （ 4） 當 △ P、 △ T較小時(shí)，把一次(cì)項後的(de)誤差計(jì)算舍去(qu)，由上式(shi)可知🍓：忽(hū)略 △ P的存在(zài)，造成的(de)誤差爲(wèi)（ △ P/PN） ×*；忽略(lue) △ T的(de)存在，造(zao)成的誤(wù)差爲（ △ T/TN） ×*；忽略标(biāo)準裝置(zhi)自身誤(wù)差的存(cun)在，造成(chéng)的誤差(chà)爲 fN×*，所以必(bi)須考慮(lü)氣體通(tōng)過标準(zhǔn)裝置和(hé)待測表(biǎo)時溫度(dù)、壓🔴力的(de)差⛷️異以(yǐ)及标準(zhun)裝置自(zì)身的誤(wu)差。 3 提高标(biao)定精度(du)的方法(fa) 3.1 合(he)理選擇(zé)标準裝(zhuāng)置 由于标(biāo)準渦輪(lún)表本身(shēn)的特點(dian)，它本身(shēn)需要每(měi)年進行(hang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼檢定🌈，當(dāng)需标定(dìng)的渦輪(lun)表口徑(jing)較小時(shí)（小于 100mm），就不(bu)宜選用(yòng)渦輪表(biao)作爲标(biao)準表。 鑒于(yú)流量越(yuè)小，雷諾(nuò)數越小(xiǎo)，則忽略(luè)氣體粘(zhān)性造成(chéng)的誤差(cha)越太，所(suo)以音速(sù)噴嘴标(biao)準裝置(zhì)隻适合(he)标定大(dà)流⭕量、大(da)口徑的(de)渦輪表(biǎo)。保證喉(hóu)徑的加(jia)工精度(dù)，選擇高(gāo)精❄️度的(de)時間測(ce)量裝置(zhi)都是十(shi)分必要(yào)的。爲使(shǐ)容器氣(qi)體溫度(du)盡快均(jun1)勻穩定(ding)，還應在(zai)容器内(nei)加裝攪(jiǎo)拌機。 一般(ban)用鍾罩(zhao)來标定(ding)小口徑(jing)、小流量(liàng)渦輪表(biǎo)，且選擇(zé)鍾罩💯時(shi)其容積(ji)一定要(yào)足夠大(da)，以保證(zheng)大流量(liang)點标🏃🏻‍♂️定(dìng)的精度(dù)㊙️。爲了♋保(bǎo)證水質(zhì)的清潔(jié)，鍾罩内(nèi)的水應(yīng)每天更(gèng)換。當鍾(zhōng)罩鼓起(qǐ)後，爲了(le)使鍾罩(zhào)内氣體(ti)溫度均(jun)勻，鍾罩(zhào)充滿氣(qi)後，應等(deng)待 5min之後才(cái)能開始(shǐ)試驗。另(ling)外，鍾罩(zhao)與音速(su)噴嘴作(zuò)爲标準(zhǔn)裝置還(hai)需利用(yong)空調、幹(gàn)燥器等(deng)設旋保(bǎo)證标定(ding)所需的(de)标準環(huan)境👉。 3.2 消除标(biāo)定壓力(lì)與标定(ding)溫度的(de)影響 标定(ding)裝置必(bi)須立于(yú)空間足(zú)夠大的(de)試驗室(shi)内，保證(zheng)标準裝(zhuāng)📱置🏃🏻、待🤟測(ce)渦輪表(biǎo)不在單(dān)方向受(shòu)熱（如太(tài)陽的輻(fu)射、加熱(rè)器或其(qí)他熱源(yuán)😘）。試驗室(shì)中的溫(wēn)度變化(hua)不得超(chāo)過 20±5℃ 的(de)溫度範(fàn)圍。由于(yu)渦輪表(biǎo)進入精(jing)度的流(liú)量範圍(wéi)與表壓(yā)及當地(di)的大氣(qì)壓力有(yǒu)關，所應(ying)明确指(zhǐ)出标定(ding)時的表(biao)壓及當(dāng)地的大(da)氣壓力(li)。 3.3 消(xiao)除标定(ding)系統中(zhōng)管路設(she)計方面(miàn)的影響(xiang) 爲(wei)了有效(xiao)地消除(chú)旋轉流(liu)．應在渦(wō)輪表前(qián)安裝必(bì)要的直(zhí)管段，且(qie)在渦輪(lun)表前加(jia)裝整流(liu)器，并保(bǎo)證管道(dào)及流量(liang)計🌈密封(fēng)墊片良(liáng)好定位(wèi)，不使突(tu)出。爲了(le)保證流(liu)體的正(zheng)常流動(dong)特性，消(xiao)除流量(liang)計後的(de)各種管(guǎn)件、閥門(mén)的不良(liang)影響，流(liu)量計後(hou)也應保(bao)證至🈚少(shao) 5倍(bèi)以上管(guǎn)道直徑(jing)的直管(guan)段。 3.4 消除輔(fǔ)助測量(liàng)裝置方(fang)面的影(ying)響 選擇高(gāo)精度的(de)溫度、壓(yā)力傳感(gǎn)器、定時(shi)裝置等(deng)輔助💛設(shè)🌈施，其精(jing)度必須(xu)高于待(dai)測渦輪(lún)表所需(xū)精度 l~2級，且(qiě)安裝位(wei)置應合(hé)适。 3.5 數據的(de)分析處(chù)理 計算待(dài)測表的(de)誤差必(bi)須考慮(lǜ)氣體通(tōng)過标準(zhǔn)裝置和(hé)待💰測表(biǎo)時溫度(du)、壓力的(de)差異以(yi)及标準(zhǔn)裝置自(zì)身的誤(wu)🈚差。若忽(hū)略通過(guo)标準裝(zhuang)置和待(dai)測表的(de)氣體壓(ya)縮系數(shu)的差異(yi)，可求得(dé)待測渦(wō)⭕輪表在(zai)某 *量點的(de)相對示(shì)值誤差(chà)。 4 結(jié)論 （ 1）标(biao)定小口(kou)徑、小流(liú)量的渦(wō)輪表應(yīng)選用鍾(zhong)罩标準(zhun)裝置，标(biao)定大口(kǒu)徑、大流(liu)量的渦(wō)輪表應(yīng)選用音(yin)速噴嘴(zui)，對于口(kǒu)徑爲 100mm以及(jí)大于 100mm的渦(wō)輪流量(liàng)計也可(ke)選用标(biao)準渦輪(lun)表作爲(wèi)标準裝(zhuāng)置，但🚶‍♀️每(mei)年需重(zhong)新檢定(ding) 1次(ci)。 （ 2）合理(li)設計标(biāo)定系統(tong)，保證氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)有足夠(gòu)🔴的前後(hou)直管段(duàn)，如受管(guǎn)線的限(xiàn)制使直(zhi)管段長(zhǎng)度不夠(gou)，則應在(zài)流量計(ji)前加裝(zhuang)整流器(qì)。氣質較(jiao)髒時，應(yīng)加裝過(guo)濾器，避(bi)免雜質(zhi)對系統(tong)的影響(xiǎng)。當氣質(zhi)的含水(shui)量較大(da)時🎯．應加(jiā)裝脫水(shuǐ)幹燥裝(zhuang)⚽置。 （ 3）選(xuǎn)擇設計(jì)方案，選(xuǎn)擇高精(jīng)度的溫(wen)度、壓力(li)傳感器(qi)、定時裝(zhuang)置等輔(fu)㊙️助設旋(xuan)，其精度(du)必須高(gāo)于待測(cè)渦輪表(biao)🈲所需精(jing)度 1~2級，将系(xi)統誤差(cha)降爲小(xiǎo)。 （ 4）嚴格(ge)按操作(zuò)規程進(jìn)行标定(ding)，滿足标(biao)定所需(xu)要的溫(wēn)⁉️度⛱️、壓力(lì)、濕度等(deng)環境條(tiáo)件。 （ 5）正(zhèng)确處理(lǐ)數據，充(chong)分考慮(lü)氣體通(tong)過标準(zhǔn)裝置、待(dai)測表時(shí)狀态的(de)差異以(yi)及标準(zhun)裝置自(zi)身的誤(wu)差。标準(zhǔn)裝置應(ying)認真維(wei)💁護，并✔️依(yī)照⛱️技術(shu)*的規定(dìng)定期進(jin)行檢定(ding)。