【摘要】在氣體渦(wo)輪流量計 實際(jì)應用的基礎上(shang)，氣體渦輪流量(liang)計的性能特點(diǎn)，分析了影響氣(qì)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(tǐ)渦輪流量計，總(zǒng)結了提高數據(ju)正确率的🤟基礎(chǔ)方法。
一、引言
　　儀(yi)器的精度一般(bān)有準确度、正确(què)度和精密度。準(zhun)确度A是檢測真(zhen)✔️實值和結果二(èr)者的相同程度(du)，并且由A=ε±U表示，其(qi)中U是不确定🔴性(xing)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(jié)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(tong)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(ke)達1級、1.5級。測量範(fàn)圍寬度，測量範(fàn)圍寬度一般爲(wei)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(zhuan)矩一般分爲由(yóu)流過渦輪機的(de)流體産生🍉的驅(qu)動轉矩Tr。由渦輪(lun)機表面流動的(de)流體引起的粘(zhān)性🛀摩擦以及渦(wō)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(ju)Trm。當流體通過渦(wō)輪機時流向渦(wō)輪機的流體阻(zǔ)力轉矩Trf和渦輪(lun)機中的磁電轉(zhuǎn)換器産生的電(dian)磁反沖轉矩Tre。
(二(èr))機械摩擦阻力(li)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(bì)須首先通🏃🏻過靜(jìng)摩擦的阻礙力(lì)矩才能旋轉，克(ke)服渦輪靜摩擦(ca)扭矩所需的最(zuì)小值稱爲流量(liàng)計的初始流量(liàng)qvmin。如果流量計小(xiǎo)于qvmin，則渦輪不會(hui)旋轉，并且不會(hui)輸出脈沖信号(hao)。當流量等于起(qi)始流量時，渦輪(lún)機🚩啓動，但此🌂時(shí)的角速度非常(cháng)小，并且流體阻(zu)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(dāng)流量大于初始(shi)流量的時候，渦(wo)輪機旋轉角速(su)度随着流量增(zeng)加而增加，并且(qiě)影響流量計精(jing)度的主要原因(yīn)變成了由流體(tǐ)産生的牽引扭(niu)矩Trf。
1.層流流動狀(zhuàng)态時的流量計(ji)特性
　　在層流狀(zhuàng)态下，流體流動(dòng)阻力與流體粘(zhan)度μ和渦輪機旋(xuán)轉角速☎️度ω成正(zheng)比。ω與流體流量(liang)成正比。
　　在層流(liu)狀态下，儀器系(xi)數K與流體粘度(du)μ的變化有關。如(ru)果粘🏃度不🌏變，則(ze)随着流量qV的增(zēng)加儀器系數K也(yě)将增加。
2.紊流流(liu)動狀态時的流(liú)量計特性
　　在湍(tuan)流狀态下，流體(tǐ)的流動阻力與(yu)其密度ρ和速度(dù)qV成正比。此刻，不(bú)可以算出流體(tǐ)粘度的影響。
三(sān)、提高精度的方(fang)法
(一)減少機械(xiè)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(liang)中心不在軸上(shàng)，則渦輪機本身(shen)的重量會爲軸(zhóu)✨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(dù)，需要提高加工(gong)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(dong)渦輪機的表面(mian)應平滑以減少(shao)氣體和渦輪機(jī)之間✏️的粘性摩(mó)擦。其次，根據Trf=C1μqv的(de)特性和層流狀(zhuàng)态Trf中的流體阻(zǔ)力矩💞，随着qv的增(zeng)加儀器系數K也(ye)增加。另外，渦輪(lún)葉片🥵的重疊率(lü)不宜過高。否則(ze)流體阻力将會(hui)非常高，流量計(jì)✂️的測量精度也(yě)會降💘低。
(三)減少(shǎo)漏氣對氣體渦(wo)輪流量計精度(du)的影響
　　流向葉(yè)片的驅動扭矩(ju)Tr變小，影響流量(liang)計的精度。所💋以(yǐ)，氣動🈲渦輪機與(yu)内壁之間的間(jian)隙通常小于0.5至(zhì)1mm。重疊系數通常(chang)用🤞于指示兩個(gè)相鄰渦輪葉片(piàn)相互重疊的程(cheng)度。重複⁉️的元素(sù)不應該太小。否(fou)則，洩漏增加，重(zhòng)疊因子通常從(cóng)1－1.1中選擇。
四、壓力(lì)、溫度及壓縮系(xi)數的修正
　　氣體(ti)的體積與壓力(lì)、溫度和壓縮系(xì)數有關。氣體渦(wo)輪流量計必須(xu)通過壓力和溫(wen)度校正将在運(yun)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(qiě)壓🚶‍♀️力較高時，必(bì)須考慮壓縮因(yin)子的影響，以确(que)保高精度的氣(qì)體流量測量。
(一(yī))壓力、溫度修正(zhèng)的必要性
　　流量(liang)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(shi)，忽略溫度的影(ying)響會導緻以下(xià)誤差:

　　在氣态介(jiè)質溫度的實際(ji)操作中，測量值(zhi)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(ya)力的誤差:

　　忽略(lue)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(he)壓力進行校正(zheng)，壓力傳感器和(he)溫度傳感😄器盡(jìn)可能使用高精(jīng)度産品。如果流(liu)量計的精❄️度爲(wei)1%，則溫度傳感器(qi)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(suo)系數修正的必(bi)要性
　　壓縮系數(shù)是測量實際氣(qì)體接近理想氣(qì)體程度的參數(shù)💃。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(bi)如說，天然氣臨(lin)界溫💚度Tm是191.16k，臨♍界(jie)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(zé)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(qu)線或使用狀态(tài)方程計算Z值。爲(wèi)了便于計算，使(shǐ)用二次拟合曲(qu)線的方法近似(sì)Z值。求解Z值時，選(xuan)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(hé)Pr之間的簡單函(han)數關系我明白(bai)了。在溫度爲T1的(de)時候，對比溫度(dù)是Tr1，壓縮系數是(shì)ZT1;在溫度爲T2的時(shí)候，對⭐比溫度是(shì)Tr2，壓縮系數是ZT2;在(zai)🚶現實中的氣體(ti)測量時，氣體成(chéng)💞分的變化通常(chang)來說不會太大(da)，所以Tm和Pm的值應(yīng)該保持不變。
五(wǔ)、結束語
(1)校準小(xiao)直徑、小流量渦(wō)輪流量計應使(shi)用标準鍾形裝(zhuāng)置。校✌️準大直徑(jing)大流量渦輪流(liu)量計應使用聲(sheng)波💯噴嘴。标準渦(wō)輪流量計也可(kě)以用作内徑爲(wei)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(qi)輪機流量計前(qián)後有足夠的直(zhí)管段，如果由于(yu)管路限制導緻(zhì)直管段長度不(bú)夠，在流量🏃🏻計前(qián)安裝🔞整流器。當(dang)氣體質量較差(chà)時，應安裝過濾(lǜ)器以避免雜質(zhi)對系統的影響(xiang)。當氣體含水量(liàng)較大時，應👄安裝(zhuāng)脫水幹燥裝置(zhì)。
(3)在選擇最佳設(shè)計和選擇高精(jīng)度輔助設備(如(ru)壓力📧傳🔞感器、溫(wēn)度和計時設備(bèi))時，精度必須高(gao)于被測渦輪機(ji)😘表的要求精度(dù)。并将⛷️系統誤差(chà)降至最低。
(4)遵循(xún)嚴格的校準程(chéng)序以符合校準(zhun)所需的溫度、壓(ya)力、濕度和其他(ta)環境條件。
(5)正确(que)處理數據并充(chōng)分考慮通過标(biāo)準設備、測試表(biao)和标準🍓設備本(běn)身的錯誤時氣(qì)體狀态的差異(yi)。标準🌈設備必須(xū)認真管理，并按(an)照技術監督局(jú)的規定進行定(ding)期測試。

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