摘要：在一(yī)個體積管标(biāo)準裝置上對(dui)一種新型渦(wo)輪流量計 的(de)計量性能進(jin)行了試驗研(yan)究。和傳統渦(wo)輪流量計不(bú)同☂️,該✌️新型✍️渦(wō)輪流量計的(de)葉輪采用3葉(ye)片長螺旋形(xíng)結🌂構,且沒有(you)軸,軸承直☎️接(jie)套在葉輪罩(zhào)上。試驗結果(guo)表明,通過葉(yè)輪結構.上的(de)改進.流量計(ji)的抗流動👣幹(gan)擾能力明顯(xian)增強,不過由(you)于該流量計(ji)⭐的葉輪較大(da)，小流量時✂️流(liu)量計儀表系(xì)數受到流體(tǐ)黏性阻力和(hé)軸承摩擦🏃🏻‍♂️阻(zǔ)力影響要比(bi)大✉️流量時的(de)影響大因此(ci).在量程範圍(wei)内依據檢定(ding)規程計算得(dé)到流量計的(de)最大示值誤(wu)差爲🌐0.2069,但重複(fu)性非常好,爲(wei)0.077%。利用分段插(chā)值方法對流(liu)量計的儀表(biao)系數進行修(xiu)正後重新進(jìn)行試驗.試驗(yan)結果表明❓該(gāi)修正方法取(qǔ)得較好的效(xiao)果,流量計⛷️的(de)相對示值誤(wù)差在+0.3%内。
0引言(yan).
　　渦輪流量計(ji) 屬于速度式(shì)流量計,具有(you)測量準确度(dù)高、複現性和(hé)穩定🏃‍♂️性均好(hao)等優點,而廣(guang)泛應用于石(shí)油、化工、電力(li)🙇‍♀️等領域,并被(bèi)應用于📧貿易(yì)計量”。但是渦(wo)輪流量計的(de)計量特性易(yì)受到來流的(de)速度分布和(hé)旋轉流的影(yǐng)響(3-61,限制了其(qí)在安裝空間(jiān)受限的場合(hé)使用。
　　筆者在(zài)傳統渦輪流(liú)量計的基礎(chu)上,通過對葉(ye)輪的改進設(shè)計，采用3葉片(piàn)長的螺旋形(xíng)葉輪結構,使(shǐ)流量計的抗(kang)流動幹擾能(neng)力得到了極(jí)大的改善。本(ben)文對該新型(xíng)渦輪流量計(ji)的❤️計量性能(néng)在一一個用(yòng)于檢定容積(ji)式流量計的(de)體積管标準(zhǔn)裝置上進行(háng)了試🏃🏻驗研究(jiū),并對試驗結(jié)果進行了分(fen)析。
1新型渦輪(lun)流量計結構(gou)
　　渦輪流量計(jì)内的葉輪是(shi)流量信号檢(jian)測部件,其作(zuò)用⭕是把流體(ti)動能轉換成(chéng)機械能，通過(guò)葉輪旋轉，在(zài)葉片.上取❗出(chu)與流量成正(zhèng)比的頻率信(xìn)号。與傳統渦(wo)輪流量計不(bu)同,該新型🔞渦(wō)輪流量計的(de)葉輪采用的(de)是3葉片長螺(luó)旋型結構,葉(yè)輪外加一一(yī)個葉輪罩;葉(ye)輪罩加工成(cheng)爲兩端對稱(cheng)的台階形式(shì),其中間部分(fen)和流量計内(nèi)殼之間的間(jiān)隙非常小，隻(zhi)有0.1~0.2mm;葉輪輪毂(gū)兩端采用半(ban)橢球形結構(gou),以緩和流量(liàng)計進、出口速(su)度分布的急(jí)劇變化✨，提高(gāo)葉輪旋轉穩(wěn)定性以及降(jiàng)低壓力損失(shī)。另外,該流量(liàng)計沒🛀🏻有轉軸(zhóu),軸承直接套(tào)在葉輪罩上(shang),軸承的定位(wèi)🔆通過前、後導(dǎo)流架和葉輪(lun)罩上的台階(jie)來實現。這種(zhong)結構設計的(de)優點是簡單(dan)💰、便于安裝維(wéi)護,在加工工(gōng)藝上🚶易于實(shí)現既定的公(gong)差要求，從🥵而(ér)确保葉輪在(zai)殼體内🔞平穩(wěn)轉動。由于葉(ye)🔴輪結構的改(gǎi)進✌️.新型渦輪(lún)流量計的計(jì)量特性上也(yě)🏃🏻表現出了與(yǔ)傳統渦輪流(liu)量計🈲的不同(tóng)之處。一是由(yóu)于該💁流量計(ji)的葉輪尺寸(cùn)較大,葉輪需(xū)要較大流量(liang)推動才開始(shi)轉動，故始動(dong)流量較大;而(ér)且小流量時(shi),作用在葉輪(lún)上的流體粘(zhan)性阻力矩和(he)軸承摩擦力(li)矩對流量計(jì)葉輪的旋轉(zhuǎn)速度的影響(xiǎng)要👨‍❤️‍👨比大流量(liang)時嚴重得多(duō),因此,流量計(ji)的儀表系數(shu)在整個量程(cheng)範圍内的線(xian)性度不好,需(xu)要對儀表系(xi)數進行修正(zheng)。二是葉輪具(jù)有很強的“整(zhěng)流”作用因,主(zhu)要是由于螺(luo)旋形葉輪結(jie)構能産生很(hen)強的漩渦作(zuo)用.加速和增(zēng)大了葉輪結(jié)構内的紊流(liú)混合作用,實(shí)現了能在較(jiào)短距離内♊将(jiang)含有不同流(liu)動幹擾量的(de)流速整流成(cheng)爲相同的流(liú)💋速分布✨。三是(shi)流量計的流(liu)通能力降低(di)，因此,壓力損(sun)失也要比傳(chuán)🚩統渦🔅輪流量(liàng)計的壓力損(sun)失大。新型渦(wō)輪流量計結(jié)構示意圖如(ru)💯圖1所示

2試驗裝置
　　液(ye)體标準流量(liang)裝置爲LJG41型球(qiú)式雙向體積(ji)管檢定裝置(zhi)🐉。該标準體👌積(ji)管的流量範(fan)圍爲1~50m3/h,重複性(xing)優于0.2%,準确度(dù)爲0.035%,标準體積(jī)爲99.1344L。需要說❄️明(ming)的是該檢定(ding)裝置主要是(shì)用于✏️容積式(shì)流量計🐕的檢(jian)定,因此,在安(an)裝被檢流量(liàng)計管段上遊(yóu)并沒有足夠(gòu)長的直管段(duàn),其上遊直接(jie).連接一個球(qiu)閥，緊接着連(lián)接一個T型管(guǎn)路。主要是想(xiǎng)利用這樣的(de)流量檢定裝(zhuāng)置來檢驗該(gāi)新型渦輪🌏流(liu)量計是否具(jù)有容積式流(liu)量計的計量(liang)特點，即其上(shang)、:下遊無需直(zhi)管段🙇🏻。
　　該試驗(yan)裝置檢定流(liu)量計的流程(cheng)如圖2所示。進(jìn)行流量計檢(jiǎn)定時,根據JJG1037--2008《渦(wo)輪流量計檢(jian)定規程》9)的要(yào)求，在流量計(ji)的上遊安裝(zhuāng)壓力傳感器(qi),在流量計的(de)下遊✉️安裝溫(wen)度傳感器。渦(wō)輪變送器與(yu)計算機采用(yòng)屏蔽電纜連(lian)接。爲了便于(yu)調節流量,同(tong)時把變送器(qi)與流♌量積算(suan)儀連👌接,根據(jù)積算💋儀的瞬(shùn)時流量顯示(shi)，調節每個檢(jian)定點☂️流量的(de)大小，保證每(měi)個檢定點的(de)流量符合檢(jiǎn)定規程的要(yao)求。
3試驗結果(guo)及分析
3.1基本(běn)性能試驗研(yan)究
　　該新型渦(wo)輪流量計的(de)設計技術指(zhi)标如下:公稱(cheng)直徑🛀🏻爲50mm,流量(liàng)♋範圍爲6~30m'/h,計量(liàng)準确度爲0.3級(jí),重複性優于(yu)0.1%試驗介👉質爲(wei)0号柴油,其🚩運(yun)動粘度爲3.6×10-6m2/s(20℃),環(huan)境溫度爲9℃,相(xiang)對濕度爲65%。依(yi)據渦輪流量(liang)計檢定規程(cheng)中的要求選(xuǎn)擇了6個流量(liàng)點進行試驗(yàn),每個流🚩量點(dian)的試驗次數(shu)爲6次。試驗時(shí)同時記錄每(měi)個流量點的(de)檢定條件。例(li)如,對試驗流(liú)量😍爲21m3/h時記錄(lù)的試驗條件(jiàn)如下:體積管(guan)液溫平均值(zhi)爲10.2℃,體積管表(biao)壓平均值爲(wei)0.26MPa,流量計處液(ye)溫平均值爲(wei)10.0℃,流量計處🤞表(biao)壓平均值爲(wèi)0.2MPa。
　　結合試驗數(shu)據,流量計的(de)儀表系數、示(shi)值誤差.和重(zhong)複性的計算(suan)🔴過程如下.
1)檢(jian)定條件下體(tǐ)積管的實際(ji)體積的計算(suan):

　　式中:Vij爲第i檢(jian)定點第j次檢(jian)定時标準體(ti)積管處的實(shí)際😍體積;Va爲标(biāo)準體積管的(de)标準體積;D爲(wèi)标準體積管(guǎn)的内徑;e爲标(biāo)準體積管的(de)厚度;E爲标準(zhǔn)體積管材料(liào)的彈性模量(liang);(pa)ij爲第i檢定🌈點(diǎn)第j次檢定時(shí)标準體積管(guǎn)處液體壓力(li);β。爲标準體積(jī)管的體膨脹(zhàng)系數,(?s)ij爲第i檢(jian)定點第j次檢(jian)定時标準體(ti)積管處液體(tǐ)🔞溫度。
2)每個檢(jian)定點每次檢(jian)定時儀表系(xì)數的計算:

　　式(shì)中:Kij爲第i檢定(ding)點第j次檢定(ding)時所得的儀(yi)表系數;N;爲第(di)i檢定點第j次(cì)檢定時流量(liang)計顯示儀表(biǎo)測得的脈沖(chòng)數;(?m)ij爲第i檢定(dìng)點第🧑🏾‍🤝‍🧑🏼j次檢🔴定(dìng)時流量計處(chu)的液體溫🔴度(dù);(pm)ij爲第i檢定點(dian)第j次檢🍓定時(shí)流量計處的(de)液體表壓🈲力(li);β爲檢定用液(ye)體在檢定狀(zhuang)态🧑🏾‍🤝‍🧑🏼下的體膨(peng)脹系數;κ爲檢(jiǎn)定用液體在(zài)檢定狀态下(xia)的壓縮系♻️數(shù)。
3)每個檢定點(diǎn)儀表系數的(de)計算:

　　表1爲6個(ge)流量檢定點(diǎn)的試驗數據(jù)依據式(1)至式(shì)(4)最後計算🐆得(dé)到🚶‍♀️的每個檢(jian)定點的儀表(biǎo)系數和重複(fú)性。然後分别(bie)依🐪據式(6)計算(suàn)得到該流量(liang)計的最大示(shì)值誤差爲0.2069。試(shi)⭐驗結果說明(ming)該新型渦輪(lun)流量計的線(xiàn)性度非常不(bú)好,但流量計(ji)的重複性💰非(fēi)常好,爲0.077%,故可(kě)對該流量計(jì)的儀表系數(shù)進行非線性(xing)修正☀️,以擴大(da)其量程範圍(wei)0。另外,較好的(de)測量重複♉性(xing)說明了該新(xin)型渦⭕淪流量(liàng)計具有較好(hǎo)的抗流動幹(gan)擾能力,與文(wén)獻[7]中🌐的研究(jiu)結論是相一(yī)緻的。

3.2儀表系(xì)數修正
　　現有(yǒu)速度式流量(liàng)計的儀表系(xì)數非線性修(xiu)正常用的方(fang)法有😍線性插(cha)值法、三次樣(yang)條插值法和(he)最小二💯乘法(fǎ):1-12]。考慮到新型(xing)渦輪流量計(ji)流量Q與儀表(biǎo)系數K的關系(xi)曲線爲單調(diào)遞增📐關系，較(jiao)适合采🐅用線(xiàn)性插值方法(fǎ)進行修正。以(yi)流量計檢定(dìng)點作爲插值(zhí)函數的節點(dian)，即各檢㊙️定流(liú)量點Qi(i=0,1,.5)對應的(de)儀表系數爲(wèi)Ki(i=0,1,.5),采取分段插(cha)值對其他流(liu)量點的儀表(biao)系數進行修(xiu)正，具體的計(ji)算表♉式爲:

　　爲(wèi)了考察流量(liàng)計儀表系數(shù)修正效果,将(jiāng)6個檢定點的(de)儀表系數現(xian)場寫人流量(liàng)積算儀，然後(hou),在體積管标(biao)準裝置上選(xuan)擇10個🈲非檢定(ding)流量點進行(háng)試驗,所得到(dao)的試驗結果(guo)如表2所示。Q表(biǎo)是流量積算(suàn)儀的顯示值(zhi),Q标是标準裝(zhuāng)置的示值,8。是(shi)兩者的相對(duì)誤差,具體♉的(de)計算公式爲(wèi):

　　結果表明,通(tong)過儀表系數(shù)非線性修正(zhèng)，流量計.的相(xiang)對示⛱️值誤👉差(cha)在+0.3%之内,故實(shí)現了既定的(de)設計要求。
4結(jié)論
　　在體積管(guǎn)标準裝置上(shang)對一新型渦(wō)輪流量計的(de)計量性能進(jìn)行了試驗研(yan)究。試驗結果(guo)表明，由于該(gai)新型渦輪流(liu)🔅量計🌈的葉輪(lun)采用了3葉片(piàn)長螺旋形結(jié)構💃,使流量計(ji)在抵💋抗來流(liú)速度畸變對(duì)計量特性的(de)影🏃‍♂️響方面得(dé)🐪到了明顯的(de)改善,不過也(yě)導緻👅了流量(liang)計的線性度(du)非👄常差,但流(liu)量計的重複(fu)性非常好。試(shì)驗㊙️結果同時(shi)也🚶表💃明,通過(guò)采用非線性(xing)修正後在全(quán)量程範圍内(nèi)💚該新型渦淪(lun)流量計的計(jì)📞量準确度等(deng)級可達0.3級,從(cóng)而爲安裝空(kōng)間受限場合(he),例如機動油(yóu)料💁裝備上,提(ti)🔞供了高精度(du)的流量👣計量(liang)裝置。

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