【摘要(yào)】在氣體渦輪(lún)流量計 實際(jì)應用的基礎(chu)上，氣體渦輪(lun)流量計的性(xing)能特點，分析(xi)了影響氣體(ti)渦輪流量計(jì)精度的各種(zhong)因素，并基于(yú)該精度測量(liàng)了🈲氣體渦輪(lún)流量計，總結(jié)了提高數據(ju)正确率的基(jī)礎方法。
一、引(yin)言
　　儀器的精(jīng)度一般有準(zhun)确度、正确度(du)和精密度。準(zhǔn)确度A是✨檢測(cè)真實值和結(jie)果二者的相(xiang)同程度，并且(qie)由A=ε±U表示，其中(zhōng)U是不确定性(xìng)系統誤差±e和(hé)随機不确定(ding)度ΔM綜合的不(bu)确定性。精度(dù)是測量結果(guǒ)的系統誤差(chà)程度。由于系(xì)❄️統誤差E包💯括(kuo)兩部分，确定(ding)的系統誤差(chà)和👨‍❤️‍👨未定義的(de)系統誤差±e，所(suo)以精度可以(yi)表示爲E=±e。測量(liàng)精度高，精度(du)等級可達1級(jí)、1.5級。測量範圍(wéi)寬度，測量範(fan)圍寬度一般(ban)爲1:20。
二、機械摩(mó)擦與流體阻(zǔ)力對精度的(de)影響
(一)氣體(ti)渦輪流量計(jì)的數學模型(xíng)
　　用于渦輪機(jī)的轉矩一般(ban)分爲由流過(guò)渦輪機的流(liu)體産生的驅(qu)🌂動轉矩Tr。由渦(wo)輪機表面流(liu)動的流體引(yǐn)起的🌂粘性摩(mó)擦以及渦輪(lún)機軸和軸承(chéng)，齒輪和齒輪(lún)施加到🎯渦輪(lún)機的機械摩(mó)擦力矩Trm。當流(liú)體通過渦輪(lún)🙇🏻機時流向渦(wō)輪機的流體(tǐ)阻力💋轉矩Trf和(he)渦輪機中的(de)磁電轉換器(qì)産生的電磁(ci)反沖轉矩Tre。
(二(er))機械摩擦阻(zu)力矩Trm對精度(dù)的影響
　　對于(yu)真正的氣體(tǐ)渦輪機流量(liàng)計，渦輪機必(bì)須首先通過(guo)靜摩擦的阻(zu)礙力矩才能(néng)旋轉，克服渦(wō)輪靜摩擦扭(niǔ)矩所需的最(zuì)小值稱爲流(liú)量計的初始(shǐ)流量qvmin。如果流(liu)量🛀🏻計小于qvmin，則(zé)渦輪不會旋(xuan)轉，并且不會(hui)輸出脈🚩沖信(xìn)号。當流量等(deng)于起始流量(liàng)時，渦輪機啓(qǐ)動，但此🆚時的(de)角速度非常(cháng)小，并且流體(ti)阻力轉矩Trf的(de)影響可🏃‍♂️忽略(lue)不計。
(三)流體(ti)阻力矩Trf對精(jīng)度的影響
　　當(dang)流量大于初(chu)始流量的時(shi)候，渦輪機旋(xuan)轉角速度随(sui)⛱️着流🔞量增加(jia)而增加，并且(qie)影響流量計(jì)精度的主要(yào)原😍因變⚽成了(le)由流體産生(shēng)的牽引扭矩(jǔ)Trf。
1.層流流動狀(zhuàng)态時的流量(liàng)計特性
　　在層(céng)流狀态下，流(liú)體流動阻力(li)與流體粘度(du)μ和渦輪機旋(xuan)轉角速度ω成(chéng)正比。ω與流體(ti)流量成正比(bǐ)。
　　在層流狀态(tài)下，儀器系數(shu)K與流體粘度(du)μ的變化有關(guan)。如果粘度🤞不(bú)變，則随着流(liu)量qV的增加儀(yi)器系數K也将(jiang)增加。
2.紊流流(liú)動狀态時的(de)流量計特性(xing)
　　在湍流狀态(tai)下，流體的流(liu)動阻力與其(qi)密度ρ和速度(du)qV成正✌️比。此刻(kè)，不可以算出(chu)流體粘度的(de)影響。
三、提高(gao)精度的方法(fǎ)
(一)減少機械(xie)阻力
　　首先，應(yīng)該完成渦輪(lún)機的平衡，因(yin)爲如果渦輪(lun)機的質量中(zhōng)心不㊙️在軸上(shàng)，則渦輪機本(běn)身的重量會(hui)爲軸承增加(jia)額🧑🏽‍🤝‍🧑🏻外的慣性(xing)力矩，爲了提(ti)高流量計流(liu)量低時的精(jing)度，需要提高(gāo)加工品質，降(jiang)低機械摩擦(cā)阻力。
(二)克服(fu)流體阻力的(de)影響
　　首先，氣(qi)動渦輪機的(de)表面應平滑(hua)以減少氣體(tǐ)和渦輪機🤞之(zhī)間的♊粘性摩(mo)擦。其次，根據(ju)Trf=C1μqv的特性和層(céng)流狀态Trf中的(de)流體阻力矩(ju)，随着qv的增加(jia)儀器系數K也(ye)增加🐇。另外，渦(wō)輪葉片的重(zhong)疊率不宜過(guo)高。否⚽則流體(ti)阻力🔞将會非(fei)常高，流量計(ji)的測量精👣度(dù)也會降低。
(三(sān))減少漏氣對(duì)氣體渦輪流(liu)量計精度的(de)影響
　　流向葉(ye)片的驅動扭(niǔ)矩Tr變小，影響(xiǎng)流量計的精(jing)度。所😄以，氣🍉動(dong)渦輪機與内(nèi)壁之間的間(jian)隙通常小于(yú)0.5至1mm。重疊系數(shu)通常用于指(zhǐ)示兩個相鄰(lín)渦輪葉片相(xiang)互重疊的程(chéng)度。重複的元(yuan)素不應該太(tai)小。否🍓則，洩漏(lòu)增加🈲，重疊因(yīn)子通常從1－1.1中(zhong)🍓選擇。
四、壓力(lì)、溫度及壓縮(suō)系數的修正(zhèng)
　　氣體的體積(jī)與壓力、溫度(du)和壓縮系數(shu)有關。氣體渦(wō)輪流♻️量計☎️必(bì)須通過壓力(li)和溫度校正(zhèng)将在運行條(tiáo)件下測量的(de)體積轉換爲(wèi)标準條件下(xia)的體積值。當(dang)氣體溫度較(jiao)低并且壓☁️力(li)較高✂️時，必須(xu)考慮壓縮因(yīn)✔️子的影響，以(yi)确保高精度(du)的氣體流量(liàng)測量。
(一)壓力(li)、溫度修正的(de)必要性
　　流量(liang)計的校準溫(wēn)度設置爲25°C，設(she)壓力爲0.1MPa。在氣(qì)體介質的現(xian)實操作溫度(du)爲0℃，氣壓爲0.1MPa時(shí)，忽略溫度的(de)影響會導緻(zhi)以下誤差:

　　在(zài)氣态介質溫(wēn)度的實際操(cāo)作中，測量值(zhi)爲25°C，壓力爲0.105MPa，如(ru)果流量計溫(wēn)度在25°C，0.1MPa壓力下(xià)校準，則會導(dao)緻忽略壓力(lì)的誤差💋:

　　忽略(lue)溫度和壓力(li)的影響，發生(shēng)較大的誤差(cha)，因此有必要(yao)對溫度🌈和壓(ya)力進行校正(zhèng)，壓力傳感器(qì)和溫度傳感(gǎn)器盡可能使(shǐ)用高精度産(chan)品。如果流量(liàng)計的精👌度爲(wèi)1%，則溫度傳感(gan)器的精度必(bì)🏃‍♂️須高于0.2°C，壓力(li)傳感器的精(jīng)度必須高于(yu)0.2%。
(二)修正氣體(tǐ)壓縮系數
1.壓(ya)縮系數修正(zhèng)的必要性
　　壓(yā)縮系數是測(ce)量實際氣體(ti)接近理想氣(qì)體程度的♊參(can)數。壓🌈縮因🏃🏻子(zi)随着溫度和(he)壓力而變化(hua)，并且一般來(lai)說💔該功能通(tong)❗過比較壓🏃🏻力(lì)Pr和溫度Tr來表(biǎo)示。Pr=P/Pm;Tr=T/Tm。比如說，天(tian)然氣臨界溫(wen)度Tm是191.16k，臨界壓(ya)力Pm是4.64mpa。在溫度(dù)爲0℃時和壓力(li)爲0.2MPa時，Pr=0.2/4.64，Tr=273/191，16;Z=0.995。忽略Z的(de)值則誤差爲(wei)0.502%。
　　由于流量計(jì)的相對誤差(chà)必須保持在(zai)1%或1.5%以内，如果(guo)壓🈲力大😄于0.2Mpa，則(zé)必須考慮壓(yā)縮系數。
　　可以(yǐ)從一般曲線(xian)或使用狀态(tai)方程計算Z值(zhi)。爲了便于♍計(ji)算，使用⭐二次(ci)拟合曲線的(de)方法近似Z值(zhí)。求解Z值時，選(xuan)擇在研究範(fan)圍内均勻分(fèn)布的6個Tr點作(zuo)爲比較✌️溫度(du)範圍内的參(cān)考點，以及Z和(he)Pr之間的🈚簡單(dān)函數關系我(wǒ)明白了。在溫(wēn)度爲T1的時候(hòu)，對比溫度是(shì)Tr1，壓縮系數是(shi)ZT1;在溫度爲T2的(de)時候，對比溫(wen)度是Tr2，壓縮系(xì)數是ZT2;在現實(shi)中的氣體🏃‍♂️測(ce)量時，氣體成(cheng)分的變化通(tōng)常來說✊不會(huì)太大，所以Tm和(hé)Pm的值應該保(bǎo)持不變。
五、結(jié)束語
(1)校準小(xiao)直徑、小流量(liang)渦輪流量計(ji)應使用标準(zhǔn)鍾形裝置。校(xiào)準大直徑大(dà)流量渦輪流(liú)量計應使用(yong)聲波噴嘴。标(biao)準💞渦輪流量(liàng)計也可以用(yòng)作内徑爲100mm，大(da)于100mm的渦輪流(liú)量計的标準(zhun)設備，但需要(yào)每年重新驗(yan)證一次。
(2)合理(li)設計校準系(xi)統，确保燃氣(qi)輪機流量計(jì)前後有足夠(gòu)✂️的直管段，如(rú)果由于管路(lù)限制導緻直(zhi)管段長度不(bú)夠，在流量計(ji)前安裝整流(liú)器。當氣體質(zhì)量較差時，應(ying)安❤️裝過濾❌器(qì)以避免雜質(zhi)對系統的影(yǐng)響。當氣體含(han)水量🚶‍♀️較大時(shí)，應安裝脫水(shuǐ)幹燥裝置。
(3)在(zài)選擇最佳設(shè)計和選擇高(gāo)精度輔助設(she)備(如壓力🎯傳(chuan)感器、溫度和(he)計時設備)時(shí)，精度必須高(gāo)于被測渦輪(lun)機表的要求(qiú)❌精度☔。并将系(xi)統誤差降至(zhì)最低。
(4)遵循嚴(yan)格的校準程(chéng)序以符合校(xiào)準所需的溫(wēn)度、壓力👉、濕度(dù)和其🏃🏻‍♂️他環境(jìng)條件。
(5)正确處(chu)理數據并充(chong)分考慮通過(guo)标準設備、測(ce)試表和标準(zhun)設備本身的(de)錯誤時氣體(tǐ)狀态的差異(yì)。标準設備必(bi)須認真管理(lǐ)，并按照技術(shù)監督局的規(gui)定進行定期(qi)📧測試。

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