摘要:爲了解決(jué)氣體渦輪流量(liang)計 在不同溫度(dù)下出現計量偏(piān)差，特别是在極(ji)限溫度-25℃下😍，計量(liang)偏🛀🏻差尤其嚴重(zhòng)的問題，通過對(dui)比試驗與數據(jù)分🐪析發現:①在不(bú)同溫度💘下，渦輪(lun)流量計的示值(zhí)誤差曲線是不(bu)同的，基本變化(huà)爲随着溫度的(de)降低，示值誤差(cha)會從正偏差✉️轉(zhuan)爲負偏差，小流(liu)量⭐表現明顯;②通(tōng)過選用抗低溫(wēn)潤滑油能夠極(jí)大改善低溫計(jì)量性能負偏差(cha)，基本解決低溫(wēn)下計量不合格(ge)問題。
　　天然氣作(zuò)爲一種清潔、低(dī)排放的高效能(néng)源，已在我國大(dà)規模地發展，與(yǔ)之相關的天然(rán)氣流量計也在(zài)💃🏻各行各業中得(de)到廣泛應💃用。氣(qi)體渦輪流量計(ji)作爲🔞天然氣流(liú)量計量的一✔️種(zhǒng)表具，使用量越(yuè)來越大，使用環(huán)境也是越來越(yuè)複雜，從炎熱的(de)海南到寒冷的(de)齊齊哈爾都🧡有(you)大量使用。氣體(tǐ)渦輪流量計有(you)較好的穩定性(xìng)和重複性，但北(běi)方地區有用戶(hu)反映經過溯源(yuan)後的儀表開始(shǐ)使用正常，在天(tian)氣變冷後渦輪(lún)流量計的計量(liang)出現了計量不(bú)準确的情🌈況。通(tong)常情況下，氣體(ti)渦輪流量計的(de)工作範圍較寬(kuan)，一般情況🌈下溫(wēn)度變化對計量(liàng)性能的影響較(jiao)小。但在北方地(dì)區冬季的低溫(wēn)環境的确㊙️影響(xiǎng)到了氣體渦輪(lún)流量🔱計的計量(liàng)性能，從而容易(yì)在使用的過程(chéng)中産生計量、貿(mao)易結算的糾紛(fēn)。
1驗證氣體渦輪(lun)流量計在不同(tóng)溫度下的計量(liang)性能🔆
　　爲了更好(hǎo)地了解氣體渦(wo)輪流量計在不(bú)同環境下的🐇計(ji)量性能，一套可(ke)以檢定渦輪流(liú)量在不同溫度(du)和濕度下的計(jì)量性能的标準(zhǔn)表法氣體流量(liang)檢定❓裝置。該裝(zhuang)置的基本原理(lǐ)爲:①将被檢流量(liang)計放置在可調(diào)整溫🈲度和濕度(dù)的實驗艙♉中，而(er)标準流量計放(fàng)置在恒溫恒濕(shi)車間，溫度在20℃左(zuo)右，再通過管道(dao)和熱交換器與(yu)被檢流量計相(xiang)連接;②流量計的(de)瞬時流量通過(guò)變頻器控制🏒，實(shí)現穩定流量的(de)運行;③通過采集(jí)系統分别采集(jí)被檢流量計和(hé)标準流量的脈(mò)沖信号、壓力值(zhi)、溫度值;④最後，通(tōng)過中心控制系(xi)統進行統一控(kòng)制、計算，從而輸(shū)出檢定結果;⑤設(shè)備的準确度等(děng)✊級通過标準表(biao)、壓變、溫變等計(ji)量相關的設備(bei)溯源以及傳遞(dì)表的比對，驗證(zhèng)🔴該裝置滿足試(shì)驗的要求。
　　不同(tóng)溫度氣體渦輪(lun)流量計的計量(liang)性能試驗方法(fa):選擇3台DN80的氣體(ti)渦輪流量計在(zài)-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫度下進行測(ce)試。
3台流量計檢(jian)定數據轉化爲(wei)線性如圖1。
 
從以(yǐ)上數據的線性(xing)圖看，得出結論(lùn):
1)氣體渦輪流量(liang)計計量性能受(shou)環境溫度的影(ying)響。
2)同台流量計(jì)在相同的流量(liang)點下，随着溫度(dù)越低，流量計量(liang)示值誤差負偏(pian)就越大;溫度越(yuè)高，流量計示👌值(zhí)誤差正偏就越(yuè)大。
3)高溫下的示(shi)值誤差影響小(xiao)于低溫下的示(shì)值誤差影響。
4)流(liu)量計在大流量(liàng)條件下，影響比(bi)較小，基本滿足(zú)計量性能。
2影響(xiang)因素分析
2.1氣體(ti)渦輪流量計的(de)工作原理
　　氣體(tǐ)渦輪流量計由(you)整流器、葉輪、計(ji)量芯組件、油泵(beng)磁耦合、機❓械計(jì)數器、低頻脈沖(chòng)發生器、殼體及(jí)體積修正儀組(zu)成，如圖2爲機械(xie)結構圖。工作原(yuán)理:當氣流進人(ren)流量計時，首先(xian)經過獨立💰機芯(xīn)的前導流體并(bing)加速。在流體的(de)作用下，由于渦(wō)輪葉片與流體(ti)流向成一定角(jiǎo)度，此時渦輪産(chan)生轉動力矩，在(zai)渦輪克服阻力(lì)矩和摩擦力矩(jǔ)後開始轉動。當(dāng)諸力矩達到平(píng)衡時，轉速穩定(ding)。渦輪轉動角速(sù)度與氣體工況(kuang)流速🙇🏻成線性關(guān)系，并由高🔱頻信(xin)号模塊輸出與(yu)工況體積流量(liàng)成正比的脈沖(chong)信💃号，與壓力、溫(wen)度傳感器所檢(jian)測的壓力、溫度(dù)信号一起輸出(chū)給體積修正儀(yi)進行計算處理(lǐ)，可實.現瞬時流(liú)量和累積總量(liàng)的計量，加溫度(du)和壓力補償時(shí)可實現标準狀(zhuang)态的瞬時流量(liang)和累積總🏃量的(de)計量。

 
2.2計量性能(neng)的影響因素
　　根(gēn)據氣體渦輪流(liu)量計的計量原(yuán)理、計算公式，分(fen)析在不同溫度(dù)下，影響計量性(xing)能的變量有哪(nǎ)些，以便更好地(di)找到根本原因(yin)。詳細的公式和(hé)分析如下:
1)流量(liang)與頻率的方程(cheng):
 
式(1)中:qv一瞬時流(liu)量,m³/h;f一脈沖頻率(lü),
Hz;K一儀表系數，m-3。
2)渦(wo)輪流量計的數(shù)學模型:
 
　　式(2)中:Z一(yi)渦輪葉片數;θ一(yi)流體流動方向(xiàng)與葉片的夾💞角(jiǎo);r一葉片😄的平均(jun1)半徑;A一流通截(jie)面積;ρ一流體密(mi)度;Trm一機械摩擦(ca)阻力矩;Trf一流體(ti)對渦輪的阻力(li)矩。
由公式(1)與公(gōng)式(2)得到:
 
　　當理想(xiǎng)狀态時，Trm=0，Trf=0,計量性(xing)能僅與儀表結(jie)構參數有關，與(yu)流✉️量⛷️變化無關(guan)，儀表系數爲一(yi)常數。
　　當低溫條(tiao)件下，計量準确(que)度出現偏移，儀(yi)表系數産生變(biàn)化🔱，說明Trm，Trf不爲零(ling)，所以低溫性能(néng)的主要影響因(yin)素是摩擦阻力(lì)矩。而摩擦阻力(lì)矩主要有:軸承(chéng)、軸、軸承的潤滑(huá)油等在高低溫(wen)情況下的機械(xie)形變及性能的(de)變化。因此，主要(yào)❓研究内容如下(xià):
a)通過選擇同一(yī)種軸承，在不同(tong)溫度下，對有油(yóu)與無油軸承🐅性(xing)能的變化給渦(wō)輪流量計帶來(lái)的計量性能影(ying)響進🤞行研究。
b)通(tōng)過采用同一種(zhong)軸承，在不同的(de)溫度下，對不同(tong)潤滑油性♈能的(de)變化給渦輪流(liu)量計帶來的計(ji)量性能影響進(jìn)行研究。
3.1試驗一(yi)
3.1.1方案
　　該方案的(de)目的是爲驗證(zhèng)氣體渦輪流量(liàng)計中的軸💞承有(you)無油🌈的🈲條件下(xià)的不同溫度下(xia)的計量性能。
　　采(cǎi)用目前性能較(jiào)穩定的、選擇性(xing)能一緻的軸承(cheng)，以消🔞除軸承間(jian)性能差别所帶(dai)來的影響，對1号(hao)潤滑油進行🐅以(yǐ)下兩組比對試(shi)驗，每組兩台:
1)常(chang)油:即對軸承的(de)油脂不做任何(he)處理，試驗該流(liú)量計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的💔計(ji)量示值誤差及(jí)重複性。
2)無油:清(qīng)洗軸承使其沒(mei)有油脂，試驗該(gai)流量計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的(de)計💃🏻量示🙇🏻值誤差(cha)及重複性。
3.1.2測試(shi)數據
結論:從圖(tú)3無油與常油的(de)比對測試中發(fā)現:
1)無油時，低溫(wen)對計量影響較(jiao)小，計量示值誤(wù)差滿足設計要(yao)求🌐。
 
2)常油的流量(liang)計測試結果，小(xiǎo)流量負偏嚴重(zhong)，影響較❄️大🤟。
3)軸承(cheng)中的油是導緻(zhi)低溫性能負偏(pian)的重要因素。
3.2試(shi)驗二
3.2.1方案
　　該方(fāng)案的目的是爲(wèi)驗證氣體渦輪(lun)流量計采用2号(hao)和3号油後，不同(tóng)溫度下的計量(liang)性能。
　　采用目前(qián)性能較穩定的(de)、選擇性能一緻(zhì)的軸承，以消💔除(chú)軸🆚承間性能差(cha)别所帶來的影(yǐng)響，通過對2号和(hé)3号潤滑油進行(háng)以下兩組比對(dui)試驗，每組兩台(tai):
1） 清洗軸承使其(qí)沒有油脂，再添(tiān)加2号潤滑油，在(zai)常溫下運行2h,保(bǎo)證加油後的軸(zhóu)承性能滿足要(yào)求，試驗該流量(liàng)計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計量(liàng)示值誤差及重(zhòng)複性，結果如圖(tú)4。

 
2)清洗軸承使其(qi)沒有油脂，再添(tian)加3号潤滑油，在(zai)常溫下運🚩行2h，保(bao)證加油後的軸(zhóu)承性能滿足要(yao)求，試驗該流量(liàng)計在⚽-25℃、-10℃、+20℃、+55℃下的😍計量(liàng)示值誤差及重(zhòng)複性，結果如圖(tu)4。
3.2.2測試數據
結論(lùn)，從圖4的比對測(cè)試中發現:
1)不同(tóng)特性的油對氣(qi)體渦輪流量計(ji)的計量示值誤(wù)💚差✂️不同㊙️。
2)通過使(shǐ)用3号油來潤滑(hua)，基本滿足設計(ji)要求。
4總結
　　通過(guo)以上試驗結果(guǒ)分析，發現氣體(ti)渦輪流量計受(shou)溫度影💰響♈的程(cheng)度不盡相同，主(zhu)要表現爲:相同(tong)低溫🍉下流量越(yue)小,負🔴誤差就越(yue)大;相同流量下(xia)溫度越低，負誤(wu)差越大;高溫下(xià)相同流量下，溫(wen)度⛷️越高，正誤差(chà)就越大，但整體(ti)在合格範圍之(zhī)内。通過試驗分(fèn)析，氣體渦輪流(liu)量計需要潤滑(hua)劑潤，滑才能長(zhǎng)時間的正常工(gong)作，在低溫🔞下會(hui)出現渦輪潤滑(huá)油低溫性能不(bú)好，導緻黏🌍度變(biàn)化較大，阻力增(zeng)強，降低低溫下(xià)渦輪軸承的旋(xuan)轉速率，從🈚而引(yin)起小流量受溫(wen)🈲度影響較大的(de)情況。從圖4的數(shù)據看，使用抗低(di)溫潤滑油可以(yǐ)從一定程度上(shang)解決此類😍問題(ti)的發生，保🤩證氣(qi)體渦🐅輪流量計(ji)的誤差在合格(ge)範🌈圍之内。
　　在實(shi)際低溫極限條(tiao)件下的影響:①會(hui)對氣體渦輪流(liu)量計的機🧡械性(xìng)能産生一定的(de)影響，這是不能(neng)忽略的。儀表生(sheng)産企業，應當充(chōng)分考慮到這種(zhǒng)極限條件，在機(ji)械結構設計時(shí)降低低溫對機(jī)械部件的影響(xiang);②管道會産⛱️生冰(bīng)渣、冰顆粒,對渦(wō)輪流量計造成(cheng)沖擊、卡死等。建(jiàn)議:①廠家應提供(gòng)适當的抗低溫(wen)潤滑油，用戶在(zai)使用時也應當(dāng)按時加注符合(hé)要求的專業潤(run)滑油;②在0℃以下的(de)管道應該增加(jia)一些伴熱設備(bei)，保證管道溫度(du)不會太低，最好(hao)不要低于0℃。

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