摘要：在一個(gè)體積管标準裝置(zhi)上對一種新型渦(wō)輪流量計 的計量(liàng)性能進行了試驗(yan)研究。和傳統渦輪(lun)流量計不同📱,該新(xin)型渦輪流量計的(de)葉輪采用3葉片長(zhǎng)螺旋形結構,且沒(mei)有🙇🏻軸,軸⭐承直接套(tao)在葉輪罩上。試驗(yàn)結果表明,通過葉(yè)輪結構.上的改進(jin).流量計的抗流動(dong)幹擾能力💃🏻明顯增(zeng)強,不過由于☀️該流(liú)量計的葉輪較大(dà)，小流量時流量計(jì)儀表系數受到流(liú)🆚體黏性阻力和軸(zhóu)承摩擦阻力影響(xiǎng)要比大流量時的(de)影響大因此.在量(liang)程範圍内依據檢(jiǎn)定規程計算得到(dào)流量計的最大示(shì)值誤差爲0.2069,但重複(fú)性非常好,爲0.077%。利用(yong)分段💯插值方法對(dui)流量計的儀表系(xi)數進行修正後重(zhong)新進行試驗.試驗(yan)結果表明該修正(zheng)方法取❓得較好的(de)效果,流量計的相(xiàng)對示值誤🔞差在+0.3%内(nei)。
0引言.
　　渦輪流量計(jì) 屬于速度式流量(liàng)計,具有測量準确(que)度高、複現性和穩(wěn)定性均好等優點(dian),而廣泛應用于石(shi)油、化工、電力等領(lǐng)域,并㊙️被應用于貿(mao)易計量”。但是渦輪(lún)流量計的🏃🏻計量特(te)性易受到來流的(de)速度分布和旋轉(zhuan)流的影響(3-61,限制了(le)👨‍❤️‍👨其在安裝空間受(shou)限的場合使用。
　　筆(bi)者在傳統渦輪流(liú)量計的基礎上,通(tong)過對葉輪的改進(jin)設計，采用3葉片長(zhang)的螺旋形葉輪結(jie)構,使流量計的抗(kàng)流動幹擾能力得(dé)到了極大的改善(shàn)。本文對💋該新型渦(wo)輪流✂️量計的計量(liang)性能在一一個用(yong)于檢定容積式流(liu)量計的🆚體積管标(biao)準裝置上進行了(le)試驗研究,并對試(shì)驗結果進行了分(fen)析。
1新型渦輪流量(liàng)計結構
　　渦輪流量(liang)計内的葉輪是流(liú)量信号檢測部件(jian),其作用是把流體(tǐ)動能轉換成機械(xiè)能，通過葉輪旋轉(zhuan)，在葉片.上取🚶出與(yǔ)🙇‍♀️流量成正比的頻(pin)率信号。與傳統渦(wō)輪流量計不同✂️,該(gāi)新型渦輪流量計(ji)的葉輪采用的✨是(shi)3葉片長螺旋型結(jié)構,葉輪外👉加一一(yī)個葉輪罩;葉📞輪罩(zhào)加工成爲兩端對(dui)稱的台階形式,其(qí)中間部分和流量(liang)計内殼之間的間(jiān)隙非常小，隻有0.1~0.2mm;葉(yè)輪輪毂兩端采用(yong)💃🏻半橢球形結構,以(yǐ)緩和流量計進、出(chū)口速🧑🏽‍🤝‍🧑🏻度分布的急(jí)劇變化，提高葉輪(lún)旋轉穩定性以及(ji)降低壓力損失。另(ling)外,該流量計沒有(you)轉軸,軸承直⭐接套(tao)♋在葉輪罩上,軸承(cheng)💔的定位通過前、後(hou)導流㊙️架和葉輪🌍罩(zhào)上的台階來實現(xian)。這種結構設計的(de)優點是簡單、便于(yú)安裝維護,在加工(gōng)工藝上易于實現(xiàn)既定的公差要求(qiu)，從✂️而确保葉輪在(zài)殼體内平穩轉㊙️動(dong)。由于葉🥵輪結構的(de)改進.新型渦輪流(liu)量計的計量特性(xing)上也表現出了與(yu)傳統渦輪流量計(jì)的不同之處。一是(shi)由于該流量計的(de)葉輪尺寸較大,葉(yè)輪需要㊙️較大流量(liang)推動才開始轉動(dong)，故始動流量較大(dà);而且小流量時,作(zuo)用在葉輪上的流(liu)體粘性阻力矩和(he)軸承摩㊙️擦力矩對(dui)流量計葉輪的旋(xuán)轉速度的影響要(yào)比大流量⛷️時嚴重(zhòng)得多,因此,流量計(jì)的儀表系數在整(zhěng)個量程範圍内的(de)線性度不好,需要(yao)對儀表系數進🔞行(hang)修正♊。二是葉輪具(ju)有很強的“整📐流”作(zuo)用因,主要是由于(yú)螺旋形🔅葉輪結構(gou)能産生很強的漩(xuan)渦作🌏用.加速和增(zēng)大了葉輪結構内(nei)的紊流混合作用(yòng),實現了能在較🔅短(duǎn)距離内将含有不(bú)同流動幹擾量的(de)流速整流成爲相(xiàng)同的流📞速分布💰。三(sān)🔱是流量計的流通(tōng)能力降低，因此,壓(ya)力損失也要比傳(chuán)統渦輪流量計的(de)壓力損失大。新型(xing)渦輪流量計結構(gou)示意圖如😘圖1所示(shi)

2試驗(yan)裝置
　　液體标準流(liu)量裝置爲LJG41型球式(shì)雙向體積管檢定(ding)裝置。該✨标準體積(ji)管的流量範圍爲(wèi)1~50m3/h,重複性優于0.2%,準确(què)度爲🏃🏻‍♂️0.035%,标準體積爲(wei)99.1344L。需要說明的是該(gāi)檢定裝置主要是(shì)用于容積式流量(liang)計的檢定✉️,因此,在(zài)安裝被檢流量計(ji)管段♌上遊并沒有(you)足夠長🤞的直管段(duan)☁️,其上遊直🛀🏻接.連接(jiē)一個球閥，緊接着(zhe)連接一個T型管路(lu)。主要是想利用這(zhè)樣的✊流量檢定裝(zhuang)置來檢驗該新型(xing)渦輪流量計是🏃🏻‍♂️否(fou)具有容積式流量(liang)計的計量特點，即(ji)其上、:下遊無需直(zhí)管段。
　　該試驗裝置(zhì)檢定流量計的流(liú)程如圖2所示。進行(háng)流量計檢定時,根(gēn)據JJG1037--2008《渦輪流量計檢(jian)定規程》9)的要求，在(zài)流量計的上遊✂️安(ān)裝壓力🏃🏻‍♂️傳感器,在(zai)流量計的下遊安(ān)裝溫度傳感器。渦(wō)輪變送器與計算(suan)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻機采用屏蔽電纜(lǎn)連接。爲了便于調(diao)節流量💚,同時把變(bian)送器與流量積算(suàn)儀連接,根據積算(suan)📧儀的瞬時流量顯(xiǎn)示，調節每個檢定(dìng)點流量的大小，保(bao)證📧每個檢定點的(de)流量符合檢定規(guī)程的要求。
3試驗結(jié)果及分析
3.1基本性(xìng)能試驗研究
　　該新(xīn)型渦輪流量計的(de)設計技術指标如(rú)下:公稱直徑爲50mm,流(liú)量範圍爲6~30m'/h,計量準(zhun)确度爲0.3級,重複性(xing)優于0.1%試驗介質爲(wei)0号柴油,其運動粘(zhan)度爲3.6×10-6m2/s(20℃),環境溫度爲(wèi)9℃,相對🧡濕度爲65%。依據(ju)渦輪流量計檢定(ding)規程中㊙️的要求選(xuan)擇了6個流量點進(jìn)行試驗,每個流量(liàng)點的試驗次數爲(wèi)👄6次。試驗時同🌈時記(jì)錄每個流量點的(de)檢♉定條件。例如,對(dui)試驗流量爲21m3/h時記(jì)錄的試驗條件如(ru)下:體積管液溫平(píng)均值爲10.2℃,體積🐕管表(biao)壓平均值爲❤️0.26MPa,流量(liàng)計處液溫平均值(zhí)爲10.0℃,流量計處🔱表壓(yā)平均值爲0.2MPa。
　　結合試(shì)驗數據,流量計的(de)儀表系數、示值誤(wù)差.和重💃複🌂性的計(jì)算過程如下.
1)檢定(dìng)條件下體積管的(de)實際體積的計算(suan):

　　式中:Vij爲第i檢定點(dian)第j次檢定時标準(zhǔn)體積管處的實📞際(ji)體積;Va爲标準體積(ji)管的标準體積;D爲(wèi)标準體積管的内(nei)徑;e爲👄标準體積⛹🏻‍♀️管(guan)的厚度;E爲标準體(ti)積管材料的彈性(xìng)模量;(pa)ij爲第i檢定點(dian)第j次檢定時标準(zhǔn)體積管處液體壓(ya)力;β。爲标準體積管(guan)的體膨脹系數,(?s)ij爲(wei)第i檢定點第j次檢(jiǎn)定時标準體♍積管(guǎn)處液體溫度。
2)每個(ge)檢定點每次檢定(ding)時儀表系數的計(ji)算:

　　式中:Kij爲第i檢定(ding)點第j次檢定時所(suo)得的儀表系數;N;爲(wei)第i檢定點第j次檢(jian)定時流量計顯示(shi)儀表測得的脈沖(chong)數;(?m)ij爲第♌i檢定點第(dì)j次檢♻️定時流量計(ji)處的液體溫度;(pm)ij爲(wei)第i檢定點第j次檢(jiǎn)定時流量計處🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的(de)液體表壓🈲力;β爲檢(jiǎn)定用液體在檢定(dìng)狀态下的體膨脹(zhang)系數;κ爲檢定用液(ye)體在檢定狀态下(xià)的壓縮系數。
3)每個(gè)檢定點儀表系數(shù)的計算:

　　表1爲6個流(liú)量檢定點的試驗(yàn)數據依據式(1)至式(shi)(4)最後計算得📐到的(de)每個檢定點的儀(yi)表系數和重複性(xìng)。然🆚後分别依據式(shì)(6)計算得到🈲該流量(liang)計的最大示值誤(wu)差爲0.2069。試驗結果說(shuo)明該新型渦輪流(liú)量計的線性度非(fēi)常不好,但流量計(jì)的重複性非常好(hao),爲0.077%,故可對該流量(liàng)計的儀❤️表系數進(jìn)行非線性修正,以(yǐ)擴大其量程範圍(wei)0。另外,較好的測量(liang)重複性說明了該(gāi)新型渦🐆淪流量計(jì)👉具有較好的抗🔱流(liu)動幹擾能力,與文(wen)獻[7]中的研究結論(lùn)是相一緻的。

3.2儀表(biao)系數修正
　　現有速(su)度式流量計的儀(yí)表系數非線性修(xiu)正常用的🔞方法有(yǒu)線性插值法、三次(cì)樣條插值法和最(zui)小二乘法:1-12]。考慮到(dào)新型渦輪流量計(jì)流量Q與儀表系數(shu)K的關系曲線爲單(dan)⭕調遞增關系，較适(shì)合采用線性插值(zhí)方法進行修正。以(yi)流量計檢定📱點作(zuò)爲插🏒值函數的節(jiē)點，即各檢定流量(liang)點Qi(i=0,1,.5)對應的儀表系(xi)數爲Ki(i=0,1,.5),采取分🔆段插(chā)值對其😍他流量點(dian)的儀表系數進行(hang)修正，具體的計算(suàn)表式爲:

　　爲了考察(chá)流量計儀表系數(shu)修正效果,将6個檢(jiǎn)定點的儀表系數(shù)現場寫人流量積(ji)算儀，然後,在體積(ji)管标準裝置上選(xuan)擇10個⛷️非檢定流量(liàng)點進行試驗,所得(de)到的試驗結果如(rú)表2所示。Q表是流量(liang)積算儀的顯示值(zhí),Q标是标準裝置的(de)示值,8。是兩者的相(xiàng)對💃🏻誤差,具體的計(jì)算公式爲:

　　結果表(biǎo)明,通過儀表系數(shù)非線性修正，流量(liang)計.的相對示值誤(wù)差在+0.3%之内,故實現(xiàn)了既定的設計要(yao)求。
4結論
　　在體積管(guǎn)标準裝置上對一(yi)新型渦輪流量計(jì)的計量性能進💚行(háng)了試驗研究。試驗(yàn)結果表明，由于該(gāi)新型渦🏃‍♀️輪流😍量計(ji)的葉輪采用了3葉(yè)片長螺旋形結構(gou)💃🏻,使流量計在抵抗(kàng)來流🈲速度畸變對(dui)計量特性的影響(xiǎng)方面得到了明顯(xiǎn)🤩的改善,不過也導(dǎo)緻了流量計的線(xian)性度非常差,但流(liu)量計的重複性非(fēi)常好。試驗結果同(tóng)時也💞表🌐明,通過采(cǎi)用非線性修正後(hòu)在全量程範圍内(nèi)該新型渦淪流量(liàng)計的計量準确度(du)等級可達0.3級,從而(ér)爲安裝空間受限(xian)場合,例如機動油(yóu)料裝備上,提供了(le)高精度的流量計(jì)量裝置。

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