摘要:爲了解決氣(qi)體渦輪流量計 在(zài)不同溫度下出現(xian)計量偏差，特别是(shi)在極限溫度-25℃下，計(ji)量偏差尤其嚴重(zhong)的問題，通過對比(bi)試驗與數據分析(xi)發現:①在不同溫度(dù)下，渦輪流量計的(de)示值誤差曲線是(shi)不同🐕的，基本✔️變化(hua)爲随着溫度的降(jiang)低，示值誤差會從(cóng)正偏差轉爲負偏(pian)🔆差，小流量表現明(míng)顯🐆;②通過選用抗🏒低(di)溫潤滑油能夠極(jí)大改善低溫計量(liang)✂️性能負偏差，基本(běn)解決低溫下計量(liàng)不合格問題。
　　天然(ran)氣作爲一種清潔(jie)、低排放的高效能(neng)源，已在我國大規(gui)模😘地發展，與之相(xiàng)關的天然氣流量(liàng)計也在各行各業(ye)中得到廣泛應用(yòng)。氣體渦輪流量計(ji)作爲㊙️天然氣流量(liàng)計量的一種表具(ju)，使用量越來越大(dà)，使用環境也是越(yuè)來越複雜，從炎🏃‍♂️熱(re)的海南到寒冷的(de)㊙️齊齊哈爾都有大(da)量使用。氣體渦輪(lún)流量計有較好的(de)穩定性和重🏒複性(xing)，但北方地區有用(yong)戶反映經過溯源(yuan)後的儀表開始使(shǐ)用👌正常，在天氣變(biàn)冷後渦輪流✂️量計(ji)的計量出現了計(ji)量不準确的情況(kuàng)。通常情況下，氣體(ti)渦輪流量計的工(gōng)作範圍較寬，一般(ban)情況下溫度變化(huà)對計量性能的影(yǐng)響較小。但在北方(fāng)地😄區冬季的低溫(wēn)環境的确影響到(dao)了氣體渦輪流量(liàng)計的計量性能，從(cóng)而容易在使用的(de)過程中産生計量(liàng)、貿易結算的糾紛(fen)。
1驗證氣體渦輪流(liu)量計在不同溫度(dù)下的計量性能
　　爲(wei)了更好地了解氣(qi)體渦輪流量計在(zai)不同環境下的計(ji)量性能，一套可以(yi)檢定渦輪流量在(zai)不同溫度和濕度(dù)下💞的計量性能的(de)标準表法氣體流(liú)量檢定裝置。該裝(zhuang)置的基本原理爲(wei):①将被檢流量計放(fang)置在可調整溫度(dù)和濕度的實驗艙(cang)中，而标準流量計(jì)放🌈置在恒溫恒濕(shī)車間，溫度在20℃左右(you)，再通過管道和熱(rè)交換器與被檢流(liu)量計相連接;②流量(liang)計的瞬時♈流量通(tong)過變頻器控制，實(shí)現穩定流量的👅運(yun)行;③通過采集系👉統(tong)分别采集被檢流(liú)量計和标準流量(liàng)的脈沖信号、壓力(lì)值、溫度值;④最後，通(tōng)過中心控制系統(tǒng)進行統一控制、計(jì)算，從而輸出檢定(ding)結果;⑤設備的準确(que)度等級通過标準(zhun)表、壓變、溫變等計(ji)量相關的設備溯(su)源以及🧑🏾‍🤝‍🧑🏼傳遞表的(de)比對，驗證🌈該裝置(zhi)滿足試驗的要求(qiú)🈚。
　　不同溫度氣體渦(wo)輪流量計的計量(liàng)性能試驗方法:選(xuan)💰擇3台㊙️DN80的🌈氣體渦輪(lun)流量計在-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫度下(xià)進行測試。
3台流量(liang)計檢定數據轉化(hua)爲線性如圖1。
 
從以(yi)上數據的線性圖(tú)看，得出結論:
1)氣體(tǐ)渦輪流量計計量(liàng)性能受環境溫度(du)的影響。
2)同台流量(liàng)計在相同的流量(liang)點下，随着溫度越(yue)低，流量計量✉️示值(zhí)誤差負偏就越大(da);溫度越高，流量計(jì)示值誤差正偏就(jiù)越大。
3)高溫下的示(shi)值誤差影響小于(yu)低溫下的示值誤(wu)差影響👉。
4)流量計在(zai)大流量條件下，影(yǐng)響比較小，基本滿(mǎn)足計量性能。
2影響(xiǎng)因素分析
2.1氣體渦(wō)輪流量計的工作(zuo)原理
　　氣體渦輪流(liu)量計由整流器、葉(yè)輪、計量芯組件、油(you)泵磁耦合、機械計(ji)數器、低頻脈沖發(fa)生器、殼體及體積(jī)修正儀組成，如㊙️圖(tu)2爲機械結構圖。工(gōng)作原理:當氣流進(jìn)人流量計時🛀，首先(xian)經🌈過獨立✔️機芯的(de)前導流體并加速(su)。在流體的作用下(xià)，由于渦♉輪葉片與(yu)流體流向成一定(dìng)角度，此時渦輪産(chan)生轉動力矩，在渦(wo)輪克服💞阻力矩和(he)摩擦力矩後開始(shǐ)轉動。當諸力矩達(da)到平🔱衡時，轉速❄️穩(wěn)定。渦輪轉動角速(sù)度與氣體工況流(liu)速成線性關系，并(bìng)由高頻信号模塊(kuai)輸出與🔴工況體積(jī)流量成正比的脈(mò)沖信号，與壓力、溫(wen)度傳感器所檢🌈測(cè)的壓力、溫度信♊号(hào)一起輸出給體積(ji)修正儀進行🌏計算(suàn)處理，可實.現瞬時(shi)流量和累積總量(liang)的計量，加溫度和(he)壓力補償時可實(shí)現标準狀态的瞬(shun)時流量和累積總(zǒng)🐇量的計量。

 
2.2計量性能的(de)影響因素
　　根據氣(qì)體渦輪流量計的(de)計量原理、計算公(gong)式，分析在不同溫(wen)度下，影響計量性(xìng)能的變量有哪些(xie)，以便更好地找♻️到(dào)根本原因。詳細的(de)公式和分析如下(xià):
1)流量與頻率的方(fang)程:
 
式(1)中:qv一瞬時流(liú)量,m³/h;f一脈沖頻率,
Hz;K一(yi)儀表系數，m-3。
2)渦輪流(liú)量計的數學模型(xíng):
 
　　式(2)中:Z一渦輪葉片(piàn)數;θ一流體流動方(fang)向與葉片的夾角(jiao)☁️;r一葉🐉片的平均半(bàn)徑;A一流通截面積(jī);ρ一流體密度;Trm一機(ji)械摩擦阻力矩;Trf一(yi)流體對渦輪的阻(zu)力矩。
由公式(1)與公(gōng)式(2)得到:
 
　　當理想狀(zhuang)态時，Trm=0，Trf=0,計量性能僅(jin)與儀表結構參數(shù)有關，與流❌量變化(huà)無關，儀表系數爲(wei)一常數。
　　當低溫條(tiao)件下，計量準确度(du)出現偏移，儀表系(xi)數産生變化，說明(ming)♈Trm，Trf不爲零，所以低溫(wēn)性能的主要影響(xiang)因素是🐆摩擦阻力(lì)🔞矩。而摩擦阻力矩(ju)主要有:軸承、軸、軸(zhóu)承的潤滑油等在(zài)高低溫情況下的(de)機械形變及性📧能(néng)的變化。因此，主要(yào)研究内容如下:
a)通(tōng)過選擇同一種軸(zhou)承，在不同溫度下(xia)，對有油與無油軸(zhou)承性能的變化給(gei)渦輪流量計帶來(lai)的計量性能影響(xiǎng)進行研究。
b)通過采(cai)用同一種軸承，在(zai)不同的溫度下，對(duì)不同潤🏃🏻滑油性💰能(néng)的變化給渦輪流(liu)量計帶來的計量(liàng)性能⛱️影響進行研(yan)究💔。
3.1試驗一
3.1.1方案
　　該(gāi)方案的目的是爲(wei)驗證氣體渦輪流(liu)量計中的軸承有(you)無🙇‍♀️油的條件下的(de)不同溫度下的計(jì)量性能。
　　采用目前(qian)性能較穩定的、選(xuǎn)擇性能一緻的軸(zhou)承，以消除軸承❌間(jiān)性能差别所帶來(lai)的影響，對1号潤滑(huá)油📧進行以下兩組(zǔ)🐇比對試驗，每組兩(liǎng)台:
1)常油:即對軸承(chéng)的油脂不做任何(hé)處理，試驗該流量(liang)計🏃在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計量示(shì)值誤差及重複性(xìng)。
2)無油:清洗軸承使(shi)其沒有油脂，試驗(yàn)該流量計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的(de)計🐕量示值誤差及(jí)重複性。
3.1.2測試數據(jù)
結論:從圖3無油與(yǔ)常油的比對測試(shì)中發現:
1)無油時，低(di)溫對計量影響較(jiào)小，計量示值誤差(chà)滿足設計要求。
 
2)常(cháng)油的流量計測試(shi)結果，小流量負偏(piān)嚴重，影響較🌈大。
3)軸(zhou)承中的油是導緻(zhi)低溫性能負偏的(de)重要因素。
3.2試驗二(er)
3.2.1方案
　　該方案的目(mu)的是爲驗證氣體(ti)渦輪流量計采用(yòng)2号和3号油後，不同(tóng)溫度下的計量性(xing)能。
　　采用目前性能(neng)較穩定的、選擇性(xing)能一緻的軸承，以(yi)消除軸承間性能(neng)差别所帶來的影(ying)響，通過對2号和3号(hào)潤滑油進行以下(xià)兩組比對試驗，每(měi)組兩台:
1） 清洗軸承(chéng)使其沒有油脂，再(zài)添加2号潤滑油，在(zài)常溫下📱運行2h,保證(zheng)加油後的軸承性(xìng)能滿足要求，試驗(yan)該流量👣計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的(de)📞計量示值☀️誤差及(jí)重複性，結果如圖(tú)4。

 
2)清洗軸承使其沒(mei)有油脂，再添加3号(hao)潤滑油，在常溫下(xia)運👅行2h，保證加油後(hòu)的軸承性能滿足(zú)要求，試驗該❓流量(liàng)計在-25℃、-10℃、+20℃、+55℃下的計量示(shì)值誤差及重複性(xing)，結果如圖4。
3.2.2測試數(shù)據
結論，從圖4的比(bi)對測試中發現:
1)不(bú)同特性的油對氣(qì)體渦輪流量計的(de)計量示值誤差🧡不(bu)同✨。
2)通過使用3号油(yóu)來潤滑，基本滿足(zú)設計要求。
4總結
　　通(tong)過以上試驗結果(guǒ)分析，發現氣體渦(wō)輪流量計受溫🏃度(dù)影響的程度不盡(jìn)相同，主要表現爲(wèi):相同低溫下流💘量(liàng)越小,負🍓誤差就越(yue)大;相同流量下溫(wen)度越低🐅，負誤差越(yuè)大;高溫下相同流(liu)量下，溫度越高，正(zhèng)誤差📱就越大，但💞整(zheng)體在合格範圍之(zhi)内。通過試驗分析(xi)，氣體渦輪流量計(ji)需要潤滑劑潤，滑(hua)才能✌️長時間的正(zhèng)常工作，在低✂️溫下(xia)會出現渦輪潤滑(hua)油低溫性能不好(hǎo)，導緻黏度變化較(jiào)大，阻力增強，降低(dī)低溫下渦輪軸承(cheng)的旋轉速率，從而(er)引起小流量受溫(wen)度影響較大的情(qing)況🐪。從圖4的數據看(kàn)，使用抗低溫潤滑(hua)油🔴可以從一定程(chéng)度上解決此類問(wèn)題的發生，保✏️證氣(qì)體渦輪流量計的(de)☂️誤差在合格☂️範圍(wei)之内。
　　在實際低溫(wen)極限條件下的影(yǐng)響:①會對氣體渦輪(lun)流量計的機械性(xing)能産生一定的影(ying)響，這是不能忽略(lue)的。儀表生🤩産企業(yè)，應當充分考慮到(dao)這種極限條件，在(zai)機械結構設計時(shi)降低低溫對機械(xie)部件的影響;②管道(dao)會産生冰渣、冰顆(kē)粒,對渦輪流量計(jì)造成沖擊、卡死等(děng)。建議:①廠家應提供(gong)适當的抗低溫潤(rùn)滑油，用戶在使用(yòng)時也🧑🏾‍🤝‍🧑🏼應當按時加(jiā)注符合要求的專(zhuān)🌏業潤滑油;②在0℃以下(xià)的管道應該🍓增加(jia)一些伴熱設備，保(bǎo)證管道溫度不會(hui)太低，最好不要低(dī)于0℃。

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