【摘要】在(zai)氣體渦(wo)輪流量(liang)計 實際(ji)應用的(de)基礎上(shang)，氣體渦(wo)輪流量(liang)計的性(xing)能特點(dian)，分析了(le)💰影☁️響氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)精度的(de)各種因(yin)素，并基(ji)于該精(jing)度測量(liang)了氣體(ti)渦輪流(liu)量計，總(zong)結了提(ti)高🧑🏾‍🤝‍🧑🏼數據(ju)正确率(lü)的基礎(chu)方法。
一(yi)、引言
　　儀(yi)器的精(jing)度一般(ban)有準确(que)度、正确(que)度和精(jing)密度。準(zhun)确度A是(shi)檢😘測真(zhen)實值和(he)結果二(er)者的相(xiang)同程度(du)，并且由(you)A=ε±U表示，其(qi)中💜U是不(bu)确定性(xing)系統誤(wu)差±e和随(sui)機不确(que)定度ΔM綜(zong)合的不(bu)确定性(xing)。精度是(shi)測量⭐結(jie)果的系(xi)統誤差(cha)程度。由(you)于系統(tong)誤差E包(bao)括兩部(bu)分，确定(ding)的系⭐統(tong)誤差和(he)未定義(yi)的系統(tong)誤差±e，所(suo)以🥰精度(du)可以表(biao)示爲E=±e。測(ce)量精度(du)高，精度(du)等級🈲可(ke)達1級、1.5級(ji)。測量範(fan)圍寬度(du)，測量範(fan)圍寬度(du)一般爲(wei)1:20。
二、機械(xie)摩擦與(yu)流體阻(zu)力對精(jing)度的影(ying)響
(一)氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)的數學(xue)模型
　　用(yong)于渦輪(lun)機的轉(zhuan)矩一般(ban)分爲由(you)流過渦(wo)輪機的(de)流⛷️體🏃‍♀️産(chan)生的驅(qu)動轉矩(ju)Tr。由渦輪(lun)機表面(mian)流動的(de)流體引(yin)起的粘(zhan)性摩擦(ca)以及渦(wo)輪⁉️機軸(zhou)和軸承(cheng)，齒輪和(he)齒輪施(shi)加到渦(wo)輪機的(de)機械🔞摩(mo)擦力㊙️矩(ju)Trm。當流體(ti)通過渦(wo)輪機時(shi)流向渦(wo)輪機的(de)🥵流體阻(zu)力轉矩(ju)Trf和渦輪(lun)機中的(de)磁電轉(zhuan)換器産(chan)生的電(dian)磁反沖(chong)轉矩Tre。
(二(er))機械摩(mo)擦阻力(li)矩Trm對精(jing)度的影(ying)響
　　對于(yu)真正的(de)氣體渦(wo)輪機流(liu)量計，渦(wo)輪機必(bi)須首先(xian)✊通過靜(jing)摩♌擦的(de)阻礙力(li)矩才能(neng)旋轉，克(ke)服渦輪(lun)靜摩擦(ca)扭矩所(suo)需的最(zui)小值稱(cheng)爲流量(liang)計的初(chu)始流量(liang)qvmin。如果流(liu)量計小(xiao)于qvmin，則渦(wo)輪不會(hui)旋轉，并(bing)且不會(hui)輸出脈(mo)沖信号(hao)。當流量(liang)等于起(qi)始流量(liang)🙇‍♀️時，渦輪(lun)機💔啓動(dong)，但此💘時(shi)的角速(su)度📧非常(chang)小，并且(qie)流體阻(zu)力轉矩(ju)Trf的影響(xiang)可☎️忽略(lue)不計。
(三(san))流體阻(zu)力矩Trf對(dui)精度的(de)影響
　　當(dang)流量大(da)于初始(shi)流量的(de)時候，渦(wo)輪機旋(xuan)轉角速(su)度随着(zhe)🌈流量增(zeng)❤️加而增(zeng)加，并且(qie)影響流(liu)量計精(jing)度的主(zhu)要原因(yin)變成了(le)由流👣體(ti)産生的(de)牽引扭(niu)矩Trf。
1.層流(liu)流動狀(zhuang)态時的(de)流量計(ji)特性
　　在(zai)層流狀(zhuang)态下，流(liu)體流動(dong)阻力與(yu)流體粘(zhan)度μ和渦(wo)輪機旋(xuan)轉角速(su)度ω成正(zheng)比。ω與流(liu)體流量(liang)成正比(bi)。
　　在層流(liu)狀态下(xia)，儀器系(xi)數K與流(liu)體粘度(du)μ的變化(hua)有關。如(ru)果粘度(du)不變，則(ze)随着流(liu)量qV的增(zeng)加儀器(qi)系數K也(ye)将增加(jia)。
2.紊流流(liu)動狀态(tai)時的流(liu)量計特(te)性
　　在湍(tuan)流狀态(tai)下，流體(ti)的流動(dong)阻力與(yu)其密度(du)ρ和速度(du)qV成正🧑🏽‍🤝‍🧑🏻比(bi)🐉。此🐕刻，不(bu)可以算(suan)出流體(ti)粘度的(de)影響。
三(san)、提高精(jing)度的方(fang)法
(一)減(jian)少機械(xie)阻力
　　首(shou)先，應該(gai)完成渦(wo)輪機的(de)平衡，因(yin)爲如果(guo)渦輪機(ji)的質量(liang)中👣心不(bu)在軸上(shang)，則渦輪(lun)機本身(shen)的重量(liang)會爲軸(zhou)承增加(jia)額外的(de)慣性力(li)矩🥰，爲了(le)提高流(liu)量計流(liu)量低時(shi)的精度(du)，需要提(ti)高加工(gong)品質，降(jiang)低機🎯械(xie)摩擦阻(zu)力。
(二)克(ke)服流體(ti)阻力的(de)影響
　　首(shou)先，氣動(dong)渦輪機(ji)的表面(mian)應平滑(hua)以減少(shao)氣體和(he)渦輪😘機(ji)之間的(de)粘性摩(mo)擦。其次(ci)，根據Trf=C1μqv的(de)特性和(he)層流狀(zhuang)态Trf中的(de)流🈲體阻(zu)力矩，随(sui)着qv的增(zeng)加儀器(qi)系數K也(ye)增加。另(ling)外，渦🔱輪(lun)葉片的(de)重疊率(lü)不宜過(guo)高。否則(ze)流體阻(zu)力将會(hui)非常高(gao)，流量計(ji)的測量(liang)精✔️度也(ye)會降低(di)。
(三)減少(shao)漏氣對(dui)氣體渦(wo)輪流量(liang)計精度(du)的影響(xiang)
　　流向葉(ye)片的驅(qu)動扭矩(ju)Tr變小，影(ying)響流量(liang)計的精(jing)度。所以(yi)，氣動💜渦(wo)輪🏃機與(yu)内壁之(zhi)間的間(jian)隙通常(chang)小于0.5至(zhi)1mm。重疊系(xi)數通常(chang)用于指(zhi)示兩個(ge)相鄰渦(wo)輪葉片(pian)相互重(zhong)疊的程(cheng)🌏度。重複(fu)的元素(su)不應該(gai)太小。否(fou)則，洩漏(lou)增加😘，重(zhong)疊因子(zi)通常從(cong)1－1.1中選擇(ze)。
四、壓力(li)、溫度及(ji)壓縮系(xi)數的修(xiu)正
　　氣體(ti)的體積(ji)與壓力(li)、溫度和(he)壓縮系(xi)數有關(guan)。氣體渦(wo)輪㊙️流量(liang)計必須(xu)通過壓(ya)力和溫(wen)度校正(zheng)将在運(yun)行條☎️件(jian)下測量(liang)的體積(ji)轉換爲(wei)🌐标準條(tiao)件下的(de)體積值(zhi)。當氣體(ti)溫🏃‍♀️度較(jiao)低并且(qie)壓力較(jiao)高時，必(bi)須💜考慮(lü)壓縮因(yin)子的影(ying)響，以确(que)保高㊙️精(jing)度的氣(qi)體流量(liang)測量。
(一(yi))壓力、溫(wen)度修正(zheng)的必要(yao)性
　　流量(liang)計的校(xiao)準溫度(du)設置爲(wei)25°C，設壓力(li)爲0.1MPa。在氣(qi)體介質(zhi)⭐的現實(shi)☁️操作溫(wen)度爲0℃，氣(qi)壓爲0.1MPa時(shi)，忽略溫(wen)度的影(ying)響會導(dao)緻以下(xia)誤差🐆:

　　在(zai)氣态介(jie)質溫度(du)的實際(ji)操作中(zhong)，測量值(zhi)爲25°C，壓力(li)爲0.105MPa，如果(guo)流量計(ji)溫度在(zai)25°C，0.1MPa壓力下(xia)校準，則(ze)會導緻(zhi)忽略壓(ya)力的誤(wu)差📐:

　　忽略(lue)溫度和(he)壓力的(de)影響，發(fa)生較大(da)的誤差(cha)，因此有(you)👄必🙇🏻要對(dui)溫度和(he)壓力進(jin)行校正(zheng)，壓力傳(chuan)感器和(he)溫度傳(chuan)感器盡(jin)可能使(shi)用高精(jing)度産品(pin)。如果流(liu)量計的(de)精度爲(wei)1%，則溫度(du)傳感器(qi)的精度(du)必須高(gao)于0.2°C，壓力(li)傳感器(qi)的精度(du)必須高(gao)于0.2%。
(二)修(xiu)正氣體(ti)壓縮系(xi)數
1.壓縮(suo)系數修(xiu)正的必(bi)要性
　　壓(ya)縮系數(shu)是測量(liang)實際氣(qi)體接近(jin)理想氣(qi)體程度(du)的參數(shu)。壓♋縮因(yin)子随着(zhe)溫度和(he)壓力而(er)變化，并(bing)且一般(ban)來說該(gai)功能通(tong)⭐過比較(jiao)壓力Pr和(he)溫度Tr來(lai)表示。Pr=P/Pm;Tr=T/Tm。比(bi)如說，天(tian)然氣臨(lin)界溫度(du)Tm是191.16k，臨界(jie)壓力Pm是(shi)4.64mpa。在溫度(du)爲0℃時和(he)壓力爲(wei)0.2MPa時，Pr=0.2/4.64，Tr=273/191，16;Z=0.995。忽略(lue)Z的值則(ze)誤差爲(wei)0.502%。
　　由于流(liu)量計的(de)相對誤(wu)差必須(xu)保持在(zai)1%或1.5%以内(nei)，如果壓(ya)力大⚽于(yu)0.2Mpa，則💜必須(xu)考慮壓(ya)縮系數(shu)。
　　可以從(cong)一般曲(qu)線或使(shi)用狀态(tai)方程計(ji)算Z值。爲(wei)了便于(yu)計算，使(shi)用二次(ci)拟合曲(qu)線的方(fang)法近似(si)Z值。求解(jie)Z值時，選(xuan)擇在🌂研(yan)究範圍(wei)内均勻(yun)分布的(de)6個Tr點作(zuo)爲比較(jiao)🧡溫度範(fan)圍内的(de)參考點(dian)，以及Z和(he)Pr之間的(de)簡單函(han)數關☀️系(xi)我明白(bai)了。在溫(wen)度爲T1的(de)時候，對(dui)比溫度(du)是Tr1，壓縮(suo)系數是(shi)ZT1;在溫度(du)爲T2的時(shi)候，對比(bi)溫度是(shi)Tr2，壓縮系(xi)數是ZT2;在(zai)現實中(zhong)的氣🛀🏻體(ti)測量時(shi)，氣體成(cheng)分的變(bian)化通常(chang)來說不(bu)會太大(da)💋，所以Tm和(he)Pm的值應(ying)該保持(chi)不變。
五(wu)、結束語(yu)
(1)校準小(xiao)直徑、小(xiao)流量渦(wo)輪流量(liang)計應使(shi)用标準(zhun)鍾形裝(zhuang)置⭕。校📧準(zhun)大✉️直徑(jing)大流量(liang)渦輪流(liu)量計應(ying)使用聲(sheng)波噴嘴(zui)⁉️。标準渦(wo)輪流量(liang)計也可(ke)以用作(zuo)内徑爲(wei)100mm，大于100mm的(de)📞渦輪流(liu)量計的(de)标準設(she)♌備，但需(xu)💰要每年(nian)重新驗(yan)證一次(ci)。
(2)合理設(she)計校準(zhun)系統，确(que)保燃氣(qi)輪機流(liu)量計前(qian)後有💋足(zu)🚶‍♀️夠☁️的直(zhi)🤩管段，如(ru)果由于(yu)管路限(xian)制導緻(zhi)直管段(duan)長度不(bu)夠，在㊙️流(liu)量計前(qian)安裝整(zheng)流器。當(dang)氣體質(zhi)量較差(cha)時，應安(an)裝過濾(lü)器以避(bi)🔅免雜質(zhi)對系統(tong)的影響(xiang)。當氣體(ti)含水量(liang)較大時(shi)，應🤞安裝(zhuang)脫水幹(gan)燥裝置(zhi)。
(3)在選擇(ze)最佳設(she)計和選(xuan)擇高精(jing)度輔助(zhu)設備(如(ru)壓力傳(chuan)♉感💜器、溫(wen)度和計(ji)時設備(bei))時，精度(du)必須高(gao)于被測(ce)渦輪機(ji)表的要(yao)求精度(du)。并将系(xi)統誤差(cha)降至最(zui)低。
(4)遵循(xun)嚴格的(de)校準程(cheng)序以符(fu)合校準(zhun)所需的(de)溫度、壓(ya)力、濕度(du)和其他(ta)環境條(tiao)件。
(5)正确(que)處理數(shu)據并充(chong)分考慮(lü)通過标(biao)準設備(bei)、測試表(biao)和标準(zhun)設☀️備本(ben)身的錯(cuo)誤時氣(qi)體狀态(tai)的差異(yi)。标準設(she)備必須(xu)認真㊙️管(guan)理，并按(an)照技術(shu)監督局(ju)的規定(ding)進行定(ding)期👄測試(shi)。

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