摘要:爲了解決氣(qi)體渦輪流量計 在(zai)不同溫度下出現(xiàn)計量偏差，特别是(shì)在極限溫度-25℃下，計(jì)量偏🔱差🥰尤其嚴重(zhòng)的問題，通過對比(bi)試驗與數據分🌏析(xī)發現:①在不同🔴溫度(dù)下，渦輪流量計的(de)示值誤差曲線是(shì)不同㊙️的，基本變化(hua)爲随着溫度的降(jiàng)低，示值誤差會從(cong)正偏差轉爲負偏(piān)差，小流量表現明(ming)顯;②通過選用抗📧低(dī)溫潤滑油能夠極(jí)大改善低溫計量(liang)性能負偏差，基本(ben)解決低溫下計量(liàng)不合格問題。
　　天然(ran)氣作爲一種清潔(jié)、低排放的高效能(neng)源，已在我國大規(gui)模🌈地發展，與之相(xiang)關的天然氣流量(liàng)計也在各行各業(yè)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(jù)，使用量越來越大(dà)，使用環境也是越(yuè)來越複雜，從炎熱(rè)的海南到寒冷的(de)齊齊哈爾都有大(dà)量使用。氣體渦輪(lún)流量計有較好的(de)穩定性和重複性(xìng)，但北方地區有用(yong)戶反映經過溯源(yuán)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(kuang)。通常情✨況下，氣體(tǐ)渦輪流量計的工(gong)作範圍較寬，一般(bān)情況💰下溫度變化(huà)對計量性能的影(yǐng)響較小。但在北方(fang)地🏃🏻區冬季的低溫(wen)環境的确影響到(dào)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(fēn)。
1驗證氣體渦輪流(liú)量計在不同溫度(dù)下的計量性能
　　爲(wèi)了更好地了解氣(qì)體渦輪流量計在(zài)不同環境下的計(jì)量❗性能，一套可以(yǐ)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(wèi):①将被檢流量計放(fàng)置在可調整溫度(du)和濕度的實驗艙(cāng)中，而标準流量計(ji)放置在恒溫恒濕(shi)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(yùn)行;③通過采集系統(tǒng)分别采集被檢🔞流(liu)量計和标準流量(liàng)的脈沖信号、壓力(lì)值、溫度值;④最後，通(tong)過中心控制系統(tong)進行統📧一控制、計(ji)算，從而輸出檢定(dìng)結果;⑤設備的準确(què)度等級通過标準(zhǔn)表、壓變、溫變等✌️計(jì)量相關的設備溯(sù)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(wō)輪流量計的計量(liàng)性能試驗方法:選(xuǎn)擇3台DN80的氣🐇體渦輪(lun)流量計在-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫度下(xia)進行測試。
3台流量(liàng)計檢定數據轉化(huà)爲線性如圖1。
 
從以(yi)上數據的線性圖(tu)看，得出結論:
1)氣體(tǐ)渦輪流量計計量(liàng)性能受環境溫度(dù)的影響。
2)同台流量(liàng)計在相同的流量(liang)點下，随着溫度越(yuè)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(jiu)🤟越大📞。
3)高溫下的示(shì)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(man)足計量性🔞能。
2影響(xiang)因素分析
2.1氣體渦(wo)輪流量計的工作(zuò)原理
　　氣體渦輪流(liú)量計由整流器、葉(yè)輪、計量芯組件、油(you)泵磁耦合、機🧑🏾‍🤝‍🧑🏼械☁️計(jì)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(xiān)經過獨立機芯的(de)前導流體并❄️加速(sù)。在流🤩體的作用㊙️下(xià)，由于渦輪葉片與(yu)流體流向成一定(ding)角度，此時渦輪産(chan)🐆生轉動力矩🎯，在渦(wo)輪克服🚶阻力矩和(hé)摩🔞擦‼️力矩後開始(shi)轉🚶動。當諸力矩達(da)到平衡時，轉速穩(wěn)定。渦輪轉動角速(su)度與氣體工況流(liú)速成☎️線性關系，并(bing)由高頻信号模塊(kuai)輸出與工況體積(jī)流量成正比的脈(mo)沖信号，與壓力、溫(wēn)度傳感器所檢測(ce)的壓力、溫度信号(hào)一起輸出給體積(jī)修正儀進行計算(suàn)處理，可實.現瞬時(shi)流量和累積總量(liàng)的計量，加溫度和(he)壓力補償時可實(shí)現标準狀态的瞬(shùn)時流量和累積總(zong)🌈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(wēn)度下，影響計量性(xing)能的變量有哪些(xiē)，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(yī)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(pian)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(yī)流體對渦輪的阻(zǔ)力矩。
由公式(1)與公(gong)式(2)得到:
 
　　當理想狀(zhuàng)态時，Trm=0，Trf=0,計量性能僅(jǐn)與儀表結構參數(shu)有關，與流量變化(huà)無關，儀表系數爲(wèi)一常數。
　　當低溫條(tiáo)件下，計量準确度(du)出現偏移，儀表系(xì)數産生❌變化☔，說明(ming)☀️Trm，Trf不爲零，所以低溫(wen)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(zhou)☎️承的潤滑油等在(zai)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(tong)過選擇同一種軸(zhóu)承，在不同溫度下(xia)，對有油與無油軸(zhóu)承性能的變化給(gěi)渦輪流量計帶來(lái)的計量性能影響(xiǎng)進行研🤞究。
b)通過采(cǎi)用同一種軸承，在(zài)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(wèi)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(jian)性能差别所帶來(lái)的影響，對1号潤滑(huá)油🆚進行以下🤞兩組(zu)比對試驗，每組兩(liǎng)台:
1)常油:即對軸承(cheng)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(shi)值誤差及重複性(xing)。
2)無油:清洗軸承使(shǐ)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(ju)
結論:從圖3無油與(yu)常油的比對測試(shi)中發現:
1)無油時，低(dī)溫對計量影響較(jiào)小，計量示值誤差(cha)滿足設計要💘求。
 
2)常(chang)油的流量計測試(shi)結果，小流量負偏(pian)嚴重，影響較大。
3)軸(zhou)承中的油是導緻(zhì)低溫性能負偏的(de)重要因素。
3.2試驗二(èr)
3.2.1方案
　　該方案的目(mù)的是爲驗證氣體(tǐ)渦輪流量計采用(yong)2号和🐇3号油後，不同(tong)溫度下的計量性(xing)能。
　　采用目前性能(neng)較穩定的、選擇性(xìng)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(hao)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(zai)添加2号潤滑油，在(zai)常溫下運🔱行2h,保🌂證(zhèng)加油後的軸承性(xìng)能滿足要求，試驗(yàn)該流量計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的(de)計量示值誤差及(ji)重複性，結果如圖(tu)☎️4。

 
2)清洗軸承使其沒(méi)有油脂，再添加3号(hào)潤滑油，在常溫下(xia)運行2h，保證加油後(hou)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(shi)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(bu)同特性的油對氣(qi)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(you)來潤滑，基本滿足(zu)設計要求。
4總結
　　通(tong)過以上試驗結果(guǒ)分析，發現氣體渦(wo)輪流量計受溫度(du)影響♉的程度不盡(jìn)相同，主要表現爲(wei):相同低溫下流量(liang)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(liú)量下，溫度🥵越高，正(zheng)誤差就越大，但整(zheng)體在合🌂格範圍之(zhi)内。通過試驗分析(xī)，氣體渦輪流量計(jì)需要潤滑劑潤，滑(huá)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(hao)，導緻黏度變化較(jiào)大，阻力增強，降低(dī)低溫下渦輪軸承(chéng)的旋轉速率，從🐆而(ér)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(ying)響:①會對氣體渦輪(lún)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(ye)，應當充㊙️分考慮到(dào)這種極限條件，在(zài)機械🚶結構設🐆計時(shi)降低低溫對機械(xiè)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(run)滑油，用🈲戶在使用(yong)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(xia)的管道應該增加(jiā)一些伴熱設備，保(bao)證管道溫度不會(huì)太低☁️，最好不要低(dī)于0℃。

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