【摘要】在氣(qì)體渦輪流(liu)量計 實際(jì)應用的基(jī)礎上，氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計的性能(neng)特點，分析(xī)了影✨響氣(qì)體渦輪流(liu)量計精度(du)的各種因(yīn)素，并基于(yú)🔞該精度測(ce)量了氣體(ti)渦輪流量(liang)計，總結了(le)提高數據(ju)正确率的(de)基礎方✊法(fa)。
一、引言
　　儀(yi)器的精度(dù)一般有準(zhun)确度、正确(què)度和精密(mì)度。準确❄️度(dù)A是🛀檢測真(zhen)實值和結(jié)果二者的(de)相同程度(du)，并且由A=ε±U表(biao)示，其中U是(shì)不确定性(xìng)系🌈統誤差(chà)±e和随機不(bú)确定度ΔM綜(zong)合的不确(que)定📐性。精度(du)是測量結(jie)果的系統(tǒng)誤差程🏃🏻度(du)。由于系統(tong)誤差E包括(kuo)兩部分⚽，确(que)定的系統(tǒng)誤差和未(wèi)定義的系(xì)統誤差±e，所(suo)以精度可(ke)以表示爲(wèi)E=±e。測量精度(dù)高，精度等(deng)級可達1級(ji)、1.5級。測量範(fàn)圍寬度，測(cè)量範圍寬(kuān)度一般💰爲(wei)1:20。
二、機械摩(mo)擦與流體(ti)阻力對精(jīng)度的影響(xiang)
(一)氣體渦(wō)輪流量計(jì)的數學模(mó)型
　　用于渦(wo)輪機的轉(zhuǎn)矩一般分(fen)爲由流過(guò)渦輪機的(de)流體✂️産生(shēng)的驅動轉(zhuan)矩Tr。由渦輪(lún)機表面流(liu)動的流體(ti)引起的㊙️粘(zhan)性摩擦以(yi)及渦輪機(jī)軸和軸承(cheng)，齒輪和齒(chǐ)輪🔞施加到(dao)渦輪機的(de)機械摩擦(cā)力💚矩Trm。當流(liú)體通過渦(wō)輪機時流(liu)向💃渦輪機(ji)的流體阻(zǔ)力轉矩Trf和(he)渦輪機中(zhong)的磁電轉(zhuǎn)換器🌈産生(shēng)的電磁反(fǎn)沖轉矩Tre。
(二(er))機械摩擦(cā)阻力矩Trm對(dui)精度的影(ying)響
　　對于真(zhēn)正的氣體(tǐ)渦輪機流(liu)量計，渦輪(lun)機必須首(shǒu)先通過靜(jing)摩擦的阻(zu)礙力矩才(cai)能旋轉，克(ke)服渦輪靜(jing)摩㊙️擦扭矩(ju)所需的最(zui)小值稱爲(wei)流量計的(de)初始流量(liàng)qvmin。如果流量(liàng)計小于qvmin，則(zé)渦輪不會(hui)旋轉，并且(qie)不會輸出(chu)脈沖信号(hào)。當✌️流量等(deng)于起始流(liú)量時，渦輪(lun)機啓動，但(dàn)此🌍時的角(jiǎo)速度非常(cháng)小，并且流(liu)體阻力轉(zhuǎn)矩Trf的影響(xiǎng)可忽略不(bu)計。
(三)流體(tǐ)阻力矩Trf對(duì)精度的影(ying)響
　　當流量(liàng)大于初始(shi)流量的時(shí)候，渦輪機(ji)旋轉角速(su)度随着流(liú)💜量🍉增♉加而(er)增加，并且(qiě)影響流量(liang)計精度的(de)主要原因(yin)變成了由(you)流體産生(sheng)的牽引扭(niǔ)矩Trf。
1.層流流(liu)動狀态時(shí)的流量計(ji)特性
　　在層(ceng)流狀态下(xia)，流體流動(dòng)阻力與流(liú)體粘度μ和(hé)渦輪機旋(xuan)轉角速度(du)ω成正比。ω與(yǔ)流體流量(liàng)成正比。
　　在(zài)層流狀态(tài)下，儀器系(xì)數K與流體(ti)粘度μ的變(biàn)化有關。如(ru)果粘度不(bú)變，則随着(zhe)流量qV的增(zēng)加儀器系(xì)數K也将💯增(zēng)加。
2.紊流流(liú)動狀态時(shí)的流量計(jì)特性
　　在湍(tuān)流狀态下(xià)，流體的流(liú)動阻力與(yǔ)其密度ρ和(hé)速度qV成正(zheng)比。此刻🤩，不(bu)可以算出(chu)流體粘度(dù)的影響。
三(san)、提高精度(du)的方法
(一(yī))減少機械(xiè)阻力
　　首先(xiān)，應該完成(chéng)渦輪機的(de)平衡，因爲(wèi)如果渦輪(lún)機的質‼️量(liang)中心不在(zài)軸上，則渦(wo)輪機本身(shēn)的重量會(hui)爲軸承增(zeng)加額外的(de)慣性力矩(ju)，爲了提高(gāo)流量計流(liú)量低時的(de)精度，需要(yao)🌐提高加工(gōng)品質，降低(dī)機械摩擦(cā)阻力。
(二)克(ke)服流體阻(zu)力的影響(xiǎng)
　　首先，氣動(dòng)渦輪機的(de)表面應平(ping)滑以減少(shǎo)氣體和渦(wō)輪機之間(jiān)的粘性摩(mó)擦。其次，根(gen)據Trf=C1μqv的特性(xing)和層流狀(zhuang)态Trf中的流(liú)體阻力矩(jǔ)🐇，随着qv的增(zēng)加儀器系(xi)數K也增加(jia)。另外，渦輪(lun)葉片的重(zhong)疊🚩率不宜(yí)🔴過高。否則(ze)流體阻力(li)🔅将會非常(cháng)🔴高，流量計(jì)的測量精(jīng)🚩度也會降(jiàng)低。
(三)減少(shǎo)漏氣對氣(qì)體渦輪流(liú)量計精度(dù)的影響
　　流(liu)向葉片的(de)驅動扭矩(ju)Tr變小，影響(xiǎng)流量計的(de)精度。所以(yǐ)，氣動渦輪(lun)機與内壁(bì)之間的間(jian)隙通常小(xiǎo)于0.5至1mm。重疊(dié)系數通常(cháng)用于指🚶‍♀️示(shi)兩個相鄰(lín)渦輪葉片(pian)相互重疊(die)的程度。重(zhòng)複的元素(sù)不應該太(tài)小。否則，洩(xie)漏增加，重(zhòng)疊因子通(tōng)常從1－1.1中選(xuan)擇。
四、壓力(li)、溫度及壓(yā)縮系數的(de)修正
　　氣體(tǐ)的體積與(yu)壓力、溫度(dù)和壓縮系(xi)數有關。氣(qi)體渦輪流(liú)量♍計必須(xū)通過壓力(li)和溫度校(xiao)正将在運(yùn)行條件下(xià)測量的體(tǐ)積轉換爲(wei)标準條件(jian)下的體積(jī)值。當氣體(tǐ)溫度較低(di)并且壓力(li)較高時，必(bi)須✉️考慮壓(yā)縮因子的(de)影響，以确(què)保高精度(du)的氣體流(liu)量測量。
(一(yī))壓力、溫度(dù)修正的必(bì)要性
　　流量(liang)計的校準(zhǔn)溫度設置(zhi)爲25°C，設壓力(li)爲0.1MPa。在氣體(tǐ)介質的現(xian)實操💚作溫(wēn)度爲0℃，氣壓(ya)爲0.1MPa時，忽略(luè)溫度的影(ying)響會導緻(zhi)🙇🏻以下誤差(cha):

　　在氣态介(jiè)質溫度的(de)實際操作(zuo)中，測量值(zhí)爲25°C，壓力爲(wei)0.105MPa，如果流量(liàng)計溫度在(zài)25°C，0.1MPa壓力下校(xiao)準，則會導(dǎo)緻忽略壓(yā)力的📱誤差(chà)🔴:

　　忽略溫度(du)和壓力的(de)影響，發生(sheng)較大的誤(wù)差，因此有(you)必要對溫(wēn)度和壓力(lì)進行校正(zhèng)，壓力傳感(gǎn)器和溫度(du)傳感器盡(jin)可能使用(yòng)高精度産(chan)品。如果流(liú)量計的精(jīng)🐅度爲1%，則溫(wēn)度傳☔感器(qì)的精度必(bì)❌須高于0.2°C，壓(ya)力傳感器(qì)的精度必(bì)須高于0.2%。
(二(èr))修正氣體(ti)壓縮系數(shù)
1.壓縮系數(shù)修正的必(bì)要性
　　壓縮(suo)系數是測(cè)量實際氣(qi)體接近理(lǐ)想氣體程(chéng)度的🔆參數(shù)。壓🙇‍♀️縮♻️因子(zǐ)随着溫度(du)和壓力而(er)變化，并且(qie)一般來說(shuō)該功能通(tōng)過比較壓(yā)力Pr和溫度(dù)Tr來表示。Pr=P/Pm;Tr=T/Tm。比(bǐ)如說，天然(ran)氣臨界溫(wēn)度Tm是191.16k，臨界(jie)壓力Pm是4.64mpa。在(zài)溫度爲0℃時(shí)和壓力爲(wei)0.2MPa時，Pr=0.2/4.64，Tr=273/191，16;Z=0.995。忽略Z的(de)值則誤差(chà)爲0.502%。
　　由于流(liú)量計的相(xiàng)對誤差必(bì)須保持在(zài)1%或1.5%以内，如(rú)果壓力🔴大(dà)于0.2Mpa，則必須(xū)考慮壓縮(suo)系數。
　　可以(yǐ)從一般曲(qu)線或使用(yòng)狀态方程(chéng)計算Z值。爲(wei)了便于計(jì)算🤟，使用🐕二(er)次拟合曲(qǔ)線的方法(fa)近似Z值。求(qiu)解Z值時，選(xuǎn)擇在研究(jiu)範圍内均(jun)勻分布的(de)6個Tr點作爲(wei)比較溫度(du)範圍内的(de)參考點，以(yǐ)及Z和Pr之間(jian)的簡單函(hán)數關系我(wo)明白了。在(zai)溫度爲T1的(de)時候🏃🏻‍♂️，對比(bi)溫度是Tr1，壓(ya)縮系數是(shì)ZT1;在溫度爲(wèi)T2的時候，對(duì)比溫度是(shì)Tr2，壓縮系數(shu)是ZT2;在現實(shí)中的氣❗體(ti)測量時，氣(qì)體成分的(de)變化通常(chang)☔來說不會(hui)太大，所以(yi)Tm和✊Pm的值應(yīng)該保持不(bu)變。
五、結束(shu)語
(1)校準小(xiǎo)直徑、小流(liú)量渦輪流(liu)量計應使(shi)用标準鍾(zhong)形🐅裝置。校(xiao)準💋大直徑(jing)大流量渦(wo)輪流量計(jì)應使用聲(sheng)波噴嘴。标(biāo)準渦輪流(liu)量計也可(kě)以用作内(nei)徑爲100mm，大于(yu)100mm的渦輪流(liu)量計的标(biāo)準設備，但(dàn)需要每年(nian)重新驗證(zheng)一次。
(2)合理(lǐ)設計校準(zhun)系統，确保(bao)燃氣輪機(ji)流量計前(qián)後有足夠(gòu)的直管段(duàn)，如果由于(yu)管路限制(zhì)導緻直管(guǎn)段長度不(bú)夠，在💛流量(liang)計前安裝(zhuang)整流器。當(dāng)氣體質量(liàng)較差🤩時，應(ying)安裝過濾(lǜ)器以避免(mian)雜質對系(xi)統的影響(xiang)。當氣體含(han)水量較大(da)時，應安裝(zhuang)脫水幹燥(zao)裝置。
(3)在選(xuǎn)擇最佳設(shè)計和選擇(ze)高精度輔(fǔ)助設備(如(ru)壓力傳感(gan)器、溫👉度✔️和(hé)計時設備(bei))時，精度必(bì)須高于被(bèi)測渦🌍輪機(ji)表的要求(qiu)精度。并将(jiang)系統誤差(cha)降至最低(di)。
(4)遵循嚴格(gé)的校準程(chéng)序以符合(hé)校準所需(xu)的溫度、壓(yā)力、濕度和(he)其👣他環境(jìng)條件。
(5)正确(que)處理數據(ju)并充分考(kǎo)慮通過标(biao)準設備、測(cè)試表和标(biāo)準設備本(ben)身的錯誤(wù)時氣體狀(zhuàng)态的差異(yi)。标準設備(bèi)必須認真(zhēn)管理，并按(àn)照技術監(jian)督局的規(gui)定進行定(dìng)期測試。

以(yi)上内容源(yuán)于網絡，如(rú)有侵權聯(lian)系即删除(chu)!