【摘要】在氣體渦(wō)輪流量計 實際(jì)應用的基礎上(shàng)，氣體渦輪流量(liàng)計的性能特點(dian)，分析了影響氣(qi)體渦輪流量計(ji)精度的各種因(yīn)素，并☎️基于該精(jīng)度測量了✊氣體(ti)渦輪流量計，總(zong)結了提高數據(ju)正确率的基礎(chǔ)方法。
一、引言
　　儀(yí)器的精度一般(bān)有準确度、正确(que)度和精密度。準(zhun)确✏️度A是檢❗測真(zhēn)🥵實值和結果二(er)者的相同程度(du)，并且由🎯A=ε±U表示，其(qi)中U是不确定性(xìng)系♋統誤差±e和随(sui)機不确定度ΔM綜(zong)合的不确定性(xìng)。精度是測量🥵結(jie)果的系統誤差(cha)程度。由于系統(tong)誤差E包🚩括兩部(bù)分，确定的系統(tǒng)誤差和♊未定義(yi)的系統誤差±e，所(suǒ)以精度可以表(biao)示爲E=±e。測量精度(du)高，精度等級可(kě)達1級、1.5級。測量範(fàn)圍寬度，測量範(fàn)圍寬度一般爲(wèi)1:20。
二、機械摩擦與(yu)流體阻力對精(jīng)度的影響
(一)氣(qì)體渦輪流量計(jì)的數學模型
　　用(yong)于渦輪機的轉(zhuǎn)矩一般分爲由(you)流過渦輪機的(de)流體🌐産生🈲的驅(qū)❓動轉矩Tr。由渦輪(lun)機表面流動的(de)流體引起的粘(zhan)性摩擦以及渦(wo)輪🌈機軸和軸承(chéng)，齒輪和齒輪施(shi)加到渦輪機的(de)機械摩擦力🐕矩(jǔ)Trm。當流🔞體通過渦(wo)輪機時流向渦(wo)輪機的流體阻(zǔ)力轉矩Trf和渦輪(lún)機中的磁電轉(zhuǎn)換器産生的電(diàn)磁反沖轉矩Tre。
(二(èr))機械摩擦阻力(lì)矩Trm對精度的影(ying)響
　　對于真正的(de)氣體渦輪機流(liu)量計，渦輪機必(bi)須首先通🔆過靜(jìng)摩擦的阻礙力(li)矩才能旋轉，克(ke)服渦輪靜摩擦(cā)扭矩所需的最(zuì)小值稱爲流量(liang)計的初始流量(liang)qvmin。如果流量☂️計小(xiǎo)于qvmin，則渦輪不會(huì)旋轉，并且不會(huì)輸出脈沖信号(hao)。當🏃‍♀️流量等于起(qǐ)始流量時，渦輪(lún)機啓動，但此時(shi)的角速度非常(cháng)小，并且流體阻(zǔ)力轉矩Trf的影響(xiang)可忽略不計。
(三(san))流體阻力矩Trf對(dui)精度的影響
　　當(dang)流量大于初始(shi)流量的時候，渦(wō)輪機旋轉角速(su)度随✌️着流量增(zeng)加而增加，并且(qie)影響流量計精(jing)度的主⛱️要原因(yīn)變成了由流體(ti)産生的牽引扭(niǔ)矩Trf。
1.層流流動狀(zhuang)态時的流量計(ji)特性
　　在層流狀(zhuàng)态下，流體流動(dong)阻力與流體粘(zhān)度μ和渦輪機旋(xuan)轉角速度ω成正(zheng)比。ω與流體流量(liang)成正比。
　　在層流(liú)狀态下，儀器系(xì)數K與流體粘度(du)μ的變化有關🌈。如(rú)果粘度不變，則(zé)随着流量qV的增(zēng)加儀器系數K也(ye)将增加。
2.紊流流(liú)動狀态時的流(liu)量計特性
　　在湍(tuān)流狀态下，流體(tǐ)的流動阻力與(yǔ)其密度ρ和速度(dù)qV成正比。此刻，不(bú)可以算出流體(ti)粘度的影響。
三(sān)、提高精度的方(fang)法
(一)減少機械(xie)阻力
　　首先，應該(gai)完成渦輪機的(de)平衡，因爲如果(guo)渦輪機的質量(liàng)中心不在軸上(shang)，則渦輪機本身(shēn)的重量會爲軸(zhou)承增加額外的(de)慣性力矩，爲了(le)提高流量計流(liu)量低時的精度(du)，需要提高加✔️工(gōng)品質，降低機械(xiè)摩擦阻力。
(二)克(kè)服流體阻力的(de)影響
　　首先，氣動(dòng)渦輪機的表面(miàn)應平滑以減少(shao)氣體和渦輪機(ji)之間🏃🏻的粘性摩(mo)擦。其次，根據Trf=C1μqv的(de)特性和層流狀(zhuàng)态Trf中的流體阻(zu)力矩，随着qv的增(zēng)加儀器系數K也(yě)增加🌈。另外，渦輪(lún)葉片☀️的重疊率(lǜ)不宜過高。否則(zé)流體阻力㊙️将會(huì)非常高，流量計(ji)🐉的測量精度也(yě)會降低。
(三)減少(shǎo)漏氣對氣體渦(wō)輪流量計精度(dù)的影響
　　流向葉(ye)片的驅動扭矩(jǔ)Tr變小，影響流量(liàng)計的精度。所以(yi)，氣動⛷️渦輪機與(yǔ)内壁之間的間(jian)隙通常小于0.5至(zhì)1mm。重疊系數通✉️常(cháng)用于指示兩個(ge)相鄰渦輪葉片(pian)相互重疊的程(chéng)度。重複的元素(sù)不應該太小。否(fou)則，洩漏增加，重(zhong)疊因子通常從(cóng)1－1.1中選擇。
四、壓力(li)、溫度及壓縮系(xi)數的修正
　　氣體(tǐ)的體積與壓力(lì)、溫度和壓縮系(xì)數有關。氣體渦(wō)輪流量計必須(xū)通過壓力和溫(wēn)度校正将在運(yùn)行條🌈件下測量(liàng)的體積轉換爲(wèi)标準條件下的(de)體積值。當氣體(ti)溫度較低🧑🏾‍🤝‍🧑🏼并且(qie)壓力較高時，必(bì)須考慮壓縮因(yin)子的影響，以确(què)保高精度的氣(qì)體流量測♊量。
(一(yi))壓力、溫度修正(zhèng)的必要性
　　流量(liàng)計的校準溫度(dù)設置爲25°C，設壓力(lì)爲0.1MPa。在氣體介質(zhì)的☎️現實操作溫(wēn)度爲0℃，氣壓爲0.1MPa時(shí)，忽略溫度的影(yǐng)響會🌈導緻以下(xia)誤差:

　　在氣态介(jie)質溫度的實際(ji)操作中，測量值(zhí)爲25°C，壓力爲0.105MPa，如果(guo)流量計溫度在(zài)25°C，0.1MPa壓力下校準，則(ze)會導緻忽略壓(yā)力的誤差:

　　忽略(luè)溫度和壓力的(de)影響，發生較大(dà)的誤差，因此有(you)必😍要♊對溫🌍度和(hé)壓力進行校正(zheng)，壓力傳感器和(hé)溫度✏️傳感器盡(jin)可能使用高精(jing)度産品。如果流(liu)量計的精度爲(wei)1%，則溫度傳感器(qì)的精度必須高(gāo)于0.2°C，壓力傳感器(qi)的精度必須高(gao)于0.2%。
(二)修正氣體(tǐ)壓縮系數
1.壓縮(suō)系數修正的必(bi)要性
　　壓縮系數(shu)是測量實際氣(qì)體接近理想氣(qì)體程度的參數(shu)。壓✂️縮因子随着(zhe)溫度和壓力而(ér)變化，并且一般(ban)來說該功能通(tōng)過比較壓力Pr和(he)溫度Tr來表示。Pr=P/Pm;Tr=T/Tm。比(bǐ)如說，天然氣臨(lín)界溫度Tm是191.16k，臨界(jiè)壓力Pm是4.64mpa。在溫❌度(du)爲0℃時和壓力爲(wèi)0.2MPa時，Pr=0.2/4.64，Tr=273/191，16;Z=0.995。忽略Z的值則(ze)誤差爲0.502%。
　　由于流(liu)量計的相對誤(wù)差必須保持在(zai)1%或1.5%以内，如果壓(ya)力大于0.2Mpa，則必須(xū)考慮壓縮系數(shù)。
　　可以從一般曲(qǔ)線或使用狀态(tài)方程計算Z值。爲(wèi)了便于計算，使(shi)用二次拟合曲(qǔ)線的方法近似(sì)Z值。求解Z值時，選(xuǎn)👅擇在研究範圍(wei)内均☀️勻分布的(de)6個Tr點作爲比較(jiào)溫度範圍内的(de)參考點☀️，以及Z和(he)Pr之間的♍簡單函(hán)數關系我明白(bái)了。在溫度爲T1的(de)時候，對比溫度(du)是Tr1，壓縮系數是(shi)ZT1;在溫度爲T2的時(shi)候，對🏃‍♀️比溫度是(shi)Tr2，壓♌縮系數是ZT2;在(zài)✊現實中的氣體(tǐ)測量時，氣體成(cheng)分的變化通常(chang)✉️來說不會太大(dà)㊙️，所以Tm和💰Pm的值應(ying)該保持不變。
五(wǔ)、結束語
(1)校準小(xiao)直徑、小流量渦(wo)輪流量計應使(shǐ)用标準鍾形🔴裝(zhuāng)💞置。校準大直徑(jing)大流量渦輪流(liú)量計應使用聲(shēng)波✊噴嘴。标準🌂渦(wō)輪流量計也可(ke)以用作内徑爲(wèi)100mm，大于100mm的渦輪流(liu)量計的标準設(she)備，但需要每年(nián)重新驗證一次(cì)。
(2)合理設計校準(zhǔn)系統，确保燃氣(qì)輪機流量計前(qián)後有足夠的直(zhi)管段，如果由于(yu)管路限制導緻(zhi)直管段長度不(bu)夠，在流量計前(qián)🏃安裝整流器。當(dāng)氣體質量較差(cha)時，應安裝過濾(lǜ)💯器以避免雜質(zhì)對系統的影響(xiang)。當氣體含水量(liang)㊙️較大時，應安裝(zhuāng)脫水幹燥裝置(zhi)。
(3)在選擇最佳設(shè)計和選擇高精(jīng)度輔助設備(如(rú)壓力傳感器、溫(wen)度和計時設備(bèi))時，精度必須高(gāo)于被測渦輪機(jī)😍表的要求精度(du)。并将系統誤差(cha)降至最低。
(4)遵循(xún)嚴格的校準程(cheng)序以符合校準(zhǔn)所需的溫度、壓(yā)力、濕度和其他(tā)環境條件。
(5)正确(què)處理數據并充(chong)分考慮通過标(biao)準設備、測試表(biao)和标準🥵設備本(ben)身的錯誤時氣(qì)體狀态的差異(yì)。标準設備必須(xū)認真管理㊙️，并按(an)照技術監督局(ju)的規定進💚行定(dìng)期測試。

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