LWQ氣體(ti)(ti)渦輪流量計標定精度
摘 要：分析(xi)影響氣(qi)體渦(wo)輪流量計標定(ding)精度的各種因素，并(bing)提出了解決的方法(fa)。 影響標定精度(du)的因素 2.2 標定壓力與標定溫度的影響 2.2.1 渦輪表的流動特(te)性 當流(liu)量(liang)(liang)大(da)于始動(dong)流(liu)量(liang)(liang)值后，隨著流(liu)量(liang)(liang)的增加，渦輪旋(xuan)轉(zhuan)角(jiao)速度也(ye)將增大(da)。在測量(liang)(liang)范圍內，流(liu)體產生(sheng)的阻(zu)力矩T將成(cheng)為影響流量計特性的主要困素。相對來說(shuo)，由軸承及其它機(ji)械(xie)傳動部件摩擦產生的機(ji)械(xie)阻力矩就比較(jiao)小了。以下討論(lun)中，假定機(ji)械(xie)阻力矩為0，則儀表(biao)系數： K=B - C[T/ρQ2 ] （1） 式中：Q——管內流體的流量； B、C——常數。 由(you)于在(zai)不(bu)同(tong)的(de)(de)流(liu)動狀態下，流(liu)體(ti)(ti)產生阻力(li)的(de)(de)機理(li)不(bu)同(tong)，效果(guo)也(ye)不(bu)同(tong)，所以對層流(liu)流(liu)動狀態和紊流(liu)流(liu)動狀態將分別進行討論。 區分層流(liu)流(liu)動(dong)狀(zhuang)態(tai)和紊流(liu)流(liu)動(dong)狀(zhuang)態(tai)必須引入雷諾數（Re）的概念 Re=4Q/πdν （2） 式中(zhong)：Q——管內流體(ti)的流量； d——管道(dao)直(zhi)徑； ν——管內流體的運動(dong)粘度。 通常Re≥2320是管內流(liu)(liu)動由層流(liu)(liu)流(liu)(liu)動狀態轉變為紊(wen)流(liu)(liu)流(liu)(liu)動狀態的判斷依據。 在層流(liu)流(liu)動(dong)狀態時，流(liu)體(ti)流(liu)動(dong)阻力矩T與流體動力(li)牯度(du)（也(ye)稱粘度(du)）μ、流體(ti)流量Q成正比，即T=C1μQ。式中，C1為(wei)常數，代(dai)入式（1）可知(zhi)：若粘度變化，則儀表系數K也隨(sui)之(zhi)變化；若粘度(du)不變．則K將隨流量(liang)的增加而增加。 在紊流流動狀態時，流體流動阻力矩(ju)T與(yu)流體(ti)密度和(he)Q2成正比．此時可計(ji)流體粘度的(de)影響．即T=C2ρQ2，式中(zhong)，C2為常(chang)數，代入式（1）可知：在紊(wen)流(liu)流(liu)動狀態時，儀表系(xi)數K僅與(yu)儀表本(ben)身結構參數(shu)有關，而與(yu)流量(liang)Q、流體粘度μ等參數(shu)無關，可近似為常(chang)數(shu)。只有在這種(zhong)狀態下，儀(yi)表系數(shu)K才真正顯(xian)示了常數的(de)性質。儀表系數K為常數的(de)這個區(qu)間，也(ye)就是該流量計的(de)測量范圍。 2.2.2 溫(wen)度(du)、壓(ya)力(li)的(de)變化對標定精度(du)影響的(de)分析 運動粘度ν為動(dong)力粘(zhan)度(du)與(yu)流體密度(du)ρ的(de)比值。根(gen)據流(liu)體粘度(du)(du)與溫度(du)(du)之間(jian)的(de)關系、雷(lei)諾數(shu)的(de)定義及氣體狀(zhuang)態方(fang)程可(ke)知，在(zai)一定的(de)溫度(du)(du)范圍內(nei)，隨著溫度(du)(du)的(de)提高，在(zai)同樣流(liu)量(liang)下雷(lei)諾數(shu)也(ye)增加。根(gen)據層流(liu)、紊(wen)流(liu)的(de)判定條件(jian)可(ke)知：溫度(du)(du)的(de)增加，使流(liu)體在(zai)較(jiao)小流(liu)量(liang)即可(ke)達到紊(wen)流(liu)狀(zhuang)態這樣，渦輪表實(shi)際進入精(jing)度(du)(du)范圍的(de)小流(liu)量(liang)Qamin將(jiang)減小(xiao)。 而如果溫度(du)不變(bian)，隨(sui)著壓力的提高．在同樣流量(liang)下雷諾數也增加(jia)。根據(ju)層流、紊流的判定(ding)條件可知：壓力的增加(jia)，使流體在較小流量(liang)即可達到(dao)紊流狀態，這(zhe)樣流量(liang)計(ji)實際進入(ru)精度(du)范圍的小流量(liang)Qamin將減小。 2.3 壓縮系數的變化對標定精度的影響 壓縮系數Z是用來衡量實際(ji)氣(qi)體接(jie)近(jin)理(li)想氣(qi)體程度的參數。通常(chang)標(biao)定溫度為常(chang)溫、標(biao)定壓力不會太(tai)高，可以(yi)不考慮(lv)Z的影響。 2.4 速度(du)(du)分布(bu)畸變對標定精度(du)(du)的影響(xiang) 渦(wo)輪(lun)表(biao)是速(su)度(du)式(shi)的(de)(de)流(liu)量測(ce)量儀(yi)(yi)表(biao)，其儀(yi)(yi)表(biao)特性(xing)直(zhi)接(jie)受氣體流(liu)動狀態的(de)(de)影響。對其進口處的(de)(de)速(su)度(du)分布尤為(wei)敏(min)感。進口流(liu)速(su)的(de)(de)突變和(he)(he)流(liu)體的(de)(de)旋(xuan)轉可使測(ce)量誤差達到不能允(yun)許的(de)(de)程度(du)。在標定中，渦(wo)輪(lun)流(liu)量計之(zhi)前一般有若十(shi)倍管道直(zhi)徑(jing)的(de)(de)直(zhi)管段(duan)(duan)，但往往由(you)于直(zhi)管段(duan)(duan)長度(du)不夠(gou)，進口處流(liu)體的(de)(de)旋(xuan)轉采能*消除、或由(you)于安裝流(liu)量計時(shi)密封墊(dian)片(pian)突出而改(gai)變了流(liu)體和(he)(he)渦(wo)輪(lun)葉片(pian)之(zhi)間的(de)(de)角度(du)，這些影響往往使儀(yi)(yi)表(biao)常數(shu)變化2%或更多。 2.5 輔助測量裝置對標(biao)定(ding)精度的影響 數據的(de)正(zheng)確(que)采(cai)集(ji)依賴于溫度、壓(ya)力(li)傳感(gan)器(qi)、定(ding)(ding)時器(qi)、脈(mo)沖計(ji)數器(qi)的(de)選(xuan)取及(ji)安裝(zhuang)位置(zhi)的(de)確(que)定(ding)(ding)。如果(guo)傳感(gan)器(qi)精度不夠，則(ze)不能(neng)(neng)保(bao)證(zheng)測量值(zhi)的(de)精度。如果(guo)傳感(gan)器(qi)安裝(zhuang)位置(zhi)不合適，則(ze)不能(neng)(neng)正(zheng)確(que)測量通過標準裝(zhuang)置(zhi)及(ji)待測渦(wo)輪(lun)表(biao)的(de)氣體的(de)實(shi)際溫度、壓(ya)力(li)值(zhi)。且可能(neng)(neng)會影響氣體的(de)流動狀態，導致渦(wo)輪(lun)表(biao)進口處的(de)速度分(fen)布不均(jun)，從而(er)影響標定(ding)(ding)的(de)精度。 2.6 數據的分(fen)析(xi)處理對(dui)標定精度的影響 因(yin)為氣(qi)體(ti)(ti)渦(wo)輪流(liu)量(liang)計是計量(liang)一段(duan)時(shi)間內通(tong)過他的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)體(ti)(ti)積數，而氣(qi)體(ti)(ti)體(ti)(ti)積又受壓力、溫度等(deng)因(yin)素的(de)(de)(de)影響，且標準裝置(zhi)的(de)(de)(de)示值(zhi)與真值(zhi)還是有點差(cha)異的(de)(de)(de)，所(suo)以若不充分考慮氣(qi)體(ti)(ti)通(tong)過標準裝置(zhi)、待測表時(shi)狀態的(de)(de)(de)差(cha)異以及(ji)標準裝置(zhi)自(zi)身的(de)(de)(de)誤差(cha)等(deng)因(yin)素，所(suo)造成的(de)(de)(de)誤差(cha)將會(hui)很大。 對(dui)于渦輪表示值精度的(de)標定一(yi)般(ban)規定在下述流量(liang)進行，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Qmin，則該流量點取(qu)消。一(yi)般同*量點(dian)至少(shao)測(ce)試3次，取2次(ci)相近數(shu)據(ju)(ju)的平均值(zhi)為(wei)測量值(zhi)。若出現(xian)異常數(shu)據(ju)(ju)，需增加(jia)試驗次(ci)數(shu)。對于每個(ge)流量再進行如下(xia)的數(shu)據(ju)(ju)分析，設： V'、V 分別為時間t內實際通過標準裝置和待測表的氣體(ti)體(ti)積； V、Vc 分別為(wei)時(shi)間(jian)t內標準(zhun)裝置和待測(ce)表的體積示數； P、Pc 分別為(wei)通過(guo)標(biao)準裝(zhuang)置和待(dai)測表(biao)的氣體壓力； TN、Tc 分別為通過標準裝置和待測表的氣體溫度； ZN、Zc 分別為通過(guo)標準裝置和待(dai)測的氣體壓縮系數； △P 為待(dai)測表(biao)與標(biao)準裝置之間的氣體(ti)壓力差，△P=Pc - PN； △T 為(wei)標(biao)準裝置與待測表(biao)之間的氣(qi)體溫(wen)度差，△T=TN - Tc； fN 為在某流(liu)量(liang)點標準裝(zhuang)置的體積(ji)示數VN與實(shi)際通過他的(de)氣體體積(ji)V' 相比所得的示(shi)值相對誤差。 fc 為(wei)在某流量點待(dai)測表的體積示數Vc與(yu)實際通過他的(de)氣體體積V相比所得的示值相對誤差。 由(you)氣體狀態(tai)方程可(ke)得(de)： 標準裝置 PNV'/TN=ZNmR （3） 待測表(biao) PcV/Tc=ZcmR （4） 當△P、△T較小時(shi)，把(ba)一次項(xiang)后的誤差計算舍(she)去，由上式可知(zhi)：忽略△P的(de)存在(zai)，造成的(de)誤(wu)差(cha)為（△P/PN）×*；忽略△T的存在(zai)，造成的誤差(cha)為（△T/TN）×*；忽略標準(zhun)裝置自身誤差(cha)的存(cun)在(zai)，造(zao)成(cheng)的誤差(cha)為(wei)fN×*，所以(yi)必須考慮氣體通過標準裝(zhuang)置和待測表(biao)時溫度、壓力的差(cha)異以(yi)及標準裝(zhuang)置自身的誤差(cha)。 3 提高標定精度(du)的(de)方法 3.1 合理選擇標準裝置(zhi) 由于(yu)標準(zhun)渦輪表(biao)(biao)本身的(de)特點，它本身需(xu)要每年(nian)進行檢定(ding)，當需(xu)標定(ding)的(de)渦輪表(biao)(biao)口徑較(jiao)小時（小于(yu)100mm），就不(bu)宜選用渦輪表作為標準表。 鑒于流量越小，雷諾數越小，則忽(hu)略(lve)氣體(ti)(ti)粘性(xing)造(zao)成的(de)誤差(cha)越太，所以音速噴嘴標準(zhun)裝置只適合標定(ding)大流量、大口徑的(de)渦輪表。保證喉(hou)徑的(de)加工精(jing)(jing)度，選擇高精(jing)(jing)度的(de)時間測量裝置都是十分必要的(de)。為使(shi)容器(qi)氣體(ti)(ti)溫度盡快均勻穩定(ding)，還應在容器(qi)內加裝攪拌機。 一般(ban)用鐘罩(zhao)來標(biao)定(ding)小口徑、小流量(liang)渦輪(lun)表，且(qie)選擇(ze)鐘罩(zhao)時其容積一定(ding)要足(zu)夠大(da)，以保證大(da)流量(liang)點標(biao)定(ding)的(de)(de)精度(du)。為(wei)(wei)了保證水(shui)質的(de)(de)清潔，鐘罩(zhao)內的(de)(de)水(shui)應每天更換。當鐘罩(zhao)鼓起后，為(wei)(wei)了使鐘罩(zhao)內氣(qi)體(ti)溫(wen)度(du)均(jun)勻，鐘罩(zhao)充滿氣(qi)后，應等待5min之后才能開始試驗。另(ling)外(wai)，鐘罩與音速噴(pen)嘴作(zuo)為標(biao)準(zhun)裝置還需利用空調(diao)、干燥器等設旋保證標(biao)定(ding)所(suo)需的(de)標(biao)準(zhun)環境(jing)。 3.2 消除標(biao)定壓力與標(biao)定溫度的影響 標(biao)定裝置必須立(li)于(yu)空間(jian)足夠大的試(shi)驗(yan)室(shi)內，保證標(biao)準裝置、待測渦(wo)輪表不(bu)在單方向受(shou)熱(re)（如(ru)太陽的輻射、加熱(re)器或其(qi)他熱(re)源）。試(shi)驗(yan)室(shi)中的溫度(du)變(bian)化(hua)不(bu)得超過(guo)20±5℃的溫(wen)度范(fan)圍。由于渦輪表進入(ru)精(jing)度的流量(liang)范(fan)圍與(yu)表壓(ya)及(ji)當地(di)的大(da)氣(qi)壓(ya)力有(you)關，所(suo)應明確指出標定(ding)時的表壓(ya)及(ji)當地(di)的大(da)氣(qi)壓(ya)力。 3.3 消除標定系統中(zhong)管路設計方面的影響 為了有效(xiao)地消除旋轉(zhuan)流．應在渦輪(lun)表前安裝(zhuang)必要的(de)直(zhi)管(guan)段，且在渦輪(lun)表前加裝(zhuang)整流器，并保(bao)證(zheng)管(guan)道及流量計(ji)(ji)密封墊片良好定(ding)位，不使突出。為了保(bao)證(zheng)流體(ti)的(de)正常流動特性，消除流量計(ji)(ji)后(hou)的(de)各種(zhong)管(guan)件、閥門的(de)不良影響(xiang)，流量計(ji)(ji)后(hou)也應保(bao)證(zheng)至少5倍以(yi)上管道(dao)直徑的直管段。 3.4 消除輔助測量裝置方面的影響 選擇高精度(du)(du)的溫度(du)(du)、壓力傳感(gan)器、定時(shi)裝置等輔助設施，其精度(du)(du)必須高于(yu)待測(ce)渦輪表所需(xu)精度(du)(du)l~2級，且安裝位置應合適。 3.5 數據的分析(xi)處理(li) 計(ji)算待(dai)測(ce)表(biao)的(de)(de)(de)誤差(cha)必須考慮氣體(ti)通(tong)過標(biao)(biao)準裝(zhuang)置和待(dai)測(ce)表(biao)時溫度、壓(ya)力的(de)(de)(de)差(cha)異以及(ji)標(biao)(biao)準裝(zhuang)置自身的(de)(de)(de)誤差(cha)。若(ruo)忽(hu)略通(tong)過標(biao)(biao)準裝(zhuang)置和待(dai)測(ce)表(biao)的(de)(de)(de)氣體(ti)壓(ya)縮系數的(de)(de)(de)差(cha)異，可求得(de)待(dai)測(ce)渦輪表(biao)在某*量點的(de)相對示(shi)值誤差。 4 結論 （1）標定(ding)小(xiao)口徑(jing)、小(xiao)流量的渦輪(lun)(lun)表應選用(yong)鐘(zhong)罩標準裝置(zhi)，標定(ding)大口徑(jing)、大流量的渦輪(lun)(lun)表應選用(yong)音速噴(pen)嘴，對于口徑(jing)為100mm以(yi)及大于100mm的渦輪(lun)流量(liang)計也(ye)可(ke)選用標(biao)準(zhun)渦輪(lun)表作(zuo)為標(biao)準(zhun)裝置，但(dan)每年(nian)需重新檢(jian)定1次。 （2）合理(li)設計標定系統，保證(zheng)氣(qi)體渦輪流量計有足(zu)夠的(de)(de)前(qian)后直管段，如受管線(xian)的(de)(de)限(xian)制使直管段長度不夠，則應在流量計前(qian)加裝(zhuang)整流器。氣(qi)質(zhi)較臟時(shi)，應加裝(zhuang)過濾(lv)器，避免雜質(zhi)對系統的(de)(de)影響。當氣(qi)質(zhi)的(de)(de)含水量較大(da)時(shi)．應加裝(zhuang)脫水干燥裝(zhuang)置。 （3）選(xuan)(xuan)擇設(she)計方案(an)，選(xuan)(xuan)擇高精(jing)(jing)度的溫度、壓力傳感器(qi)、定時裝置等(deng)輔(fu)助設(she)旋，其精(jing)(jing)度必(bi)須高于(yu)待測渦輪表所需精(jing)(jing)度1~2級(ji)，將系統誤(wu)差降為小。 （4）嚴(yan)格(ge)按操(cao)作規程(cheng)進行(xing)標定，滿足(zu)標定所需要的溫度、壓力(li)、濕(shi)度等環(huan)境條件。 （5）正確處(chu)理數據，充分考慮氣體通過標準(zhun)(zhun)裝(zhuang)置、待測表時(shi)狀(zhuang)態(tai)的(de)差異以及(ji)標準(zhun)(zhun)裝(zhuang)置自身的(de)誤差。標準(zhun)(zhun)裝(zhuang)置應(ying)認(ren)真維護，并依照(zhao)技術*的(de)規定定期進行檢定。
86-020-31199948/85550363
86-020-85628533
