摘要:爲(wei)了解決(jué)氣體渦(wō)輪流量(liang)計 在不(bú)同溫度(du)下出現(xian)計量偏(piān)差，特别(bié)是在極(jí)限溫度(du)-25℃下，計量(liang)偏差🈲尤(yóu)其嚴重(zhòng)的問題(ti)，通過對(dui)比試驗(yan)與數據(jù)分🌈析發(fa)現:①在✏️不(bú)同🚩溫度(dù)下，渦輪(lún)流量計(jì)的示值(zhi)誤差曲(qu)線是不(bu)同的，基(jī)本變化(huà)爲随着(zhe)溫度的(de)降低，示(shì)🚶值誤差(cha)會從正(zheng)偏差轉(zhuan)爲負偏(piān)差，小流(liu)量表現(xian)明顯🐇;②通(tōng)過選用(yong)抗低溫(wen)潤滑油(yóu)能夠極(ji)大改善(shàn)低溫計(jì)量性能(neng)負偏差(chà)，基本解(jie)決低溫(wen)下計量(liang)不合格(gé)問題。
　　天(tian)然氣作(zuo)爲一種(zhǒng)清潔、低(dī)排放的(de)高效能(néng)源，已在(zai)我國大(dà)規模地(dì)發展，與(yǔ)之相關(guān)的天然(ran)氣流量(liàng)計也在(zai)各行各(gè)業中得(dé)到廣泛(fàn)應用。氣(qi)體渦輪(lun)流量計(jì)作爲天(tian)然氣流(liú)量計量(liàng)的一🔞種(zhong)表具，使(shǐ)用量越(yue)來越大(da)，使用環(huán)境也是(shì)越來越(yuè)🚶‍♀️複雜，從(cóng)炎熱的(de)海南到(dao)寒冷的(de)🔅齊齊哈(ha)爾都有(yǒu)大量使(shǐ)用。氣體(ti)渦輪流(liú)量計有(yǒu)較好🌈的(de)穩定性(xing)和🏃🏻重複(fu)性，但北(běi)方地區(qu)有用戶(hù)反映經(jing)過溯源(yuan)後的❄️儀(yí)表開始(shǐ)使用正(zheng)常，在天(tiān)氣變冷(lěng)後渦輪(lún)✂️流量計(ji)的計量(liàng)出現了(le)計量不(bu)準确的(de)情況。通(tong)常情況(kuang)下，氣體(tǐ)渦輪流(liú)量計的(de)工作範(fàn)圍較寬(kuan)，一般情(qíng)況☁️下溫(wen)度變化(huà)對計量(liàng)性能的(de)影響較(jiao)小。但在(zai)北方地(di)區冬季(jì)的低溫(wēn)環境的(de)确影響(xiang)到了氣(qi)體渦輪(lun)流量計(jì)的計量(liàng)性能，從(cóng)而容易(yì)在使用(yong)的過程(chéng)中産生(shēng)計量、貿(mào)易結算(suan)的糾紛(fen)。
1驗證氣(qì)體渦輪(lun)流量計(jì)在不同(tong)溫度下(xia)的計量(liàng)性能
　　爲(wèi)了更好(hǎo)地了解(jiě)氣體渦(wō)輪流量(liang)計在不(bu)同環境(jìng)下的🔅計(jì)🔞量性能(néng)♌，一套可(kě)以檢定(dìng)渦輪流(liu)量在不(bú)同溫度(dù)和濕度(du)下的計(ji)量性✨能(néng)的标準(zhǔn)表法氣(qi)體流量(liang)檢定裝(zhuang)置。該裝(zhuāng)置的基(jī)本原🔞理(li)爲:①将被(bei)檢流🏃量(liàng)計放置(zhì)在可調(diao)整溫度(du)和濕度(du)的實驗(yan)艙中，而(ér)标準流(liu)量計放(fang)置在恒(heng)溫恒濕(shi)車間，溫(wen)度在20℃左(zuo)右，再通(tōng)過管道(dao)和熱交(jiāo)換器與(yu)被檢流(liu)量計相(xiàng)連接;②流(liú)量計的(de)瞬時流(liú)量通過(guo)變頻器(qi)控制，實(shi)現穩定(ding)流量的(de)運行;③通(tōng)過采集(jí)系統分(fen)别采集(ji)被檢♌流(liu)量計和(he)标準流(liu)量👨‍❤️‍👨的脈(mo)沖信号(hào)、壓力值(zhí)、溫度值(zhí);④最後，通(tōng)過中心(xin)控制系(xì)統進行(hang)統一控(kòng)制、計算(suan)，從而輸(shu)出檢定(dìng)結果;⑤設(she)備的準(zhǔn)确度等(deng)級通過(guò)标準表(biao)、壓變、溫(wēn)變等計(jì)量相關(guān)的設備(bei)溯源以(yǐ)及傳遞(dì)表的比(bǐ)對，驗證(zhèng)該裝置(zhi)😍滿足試(shi)驗的要(yao)求。
　　不同(tong)溫度氣(qì)體渦輪(lun)流量計(ji)的計量(liang)性能試(shi)驗方法(fǎ):選擇3台(tai)✉️DN80的氣📱體(ti)渦輪流(liu)量計在(zài)-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫度下(xià)進行測(ce)試。
3台流(liu)量計檢(jian)定數據(ju)轉化爲(wei)線性如(rú)圖1。
 
從以(yǐ)上數據(jù)的線性(xìng)圖看，得(dé)出結論(lun):
1)氣體渦(wō)輪流量(liang)計計量(liàng)性能受(shou)環境溫(wēn)度的影(yǐng)響。
2)同台(tái)流量計(jì)在相同(tong)的流量(liàng)點下，随(suí)着溫度(du)越低，流(liu)量🔞計量(liang)🌍示值誤(wu)差負偏(piān)就越大(dà);溫度越(yue)高，流量(liang)計示值(zhi)誤差正(zheng)偏就越(yuè)大✔️。
3)高溫(wēn)下的示(shi)值誤差(cha)影響小(xiao)于低溫(wēn)下的示(shì)值誤差(chà)影響。
4)流(liu)量計在(zai)大流量(liàng)條件下(xià)，影響比(bi)較小，基(ji)本滿足(zú)計量性(xìng)能。
2影響(xiǎng)因素分(fèn)析
2.1氣體(ti)渦輪流(liú)量計的(de)工作原(yuan)理
　　氣體(tǐ)渦輪流(liú)量計由(you)整流器(qì)、葉輪、計(jì)量芯組(zǔ)件、油泵(beng)磁耦合(hé)、機🚩械計(jì)數器、低(di)頻脈沖(chòng)發生器(qi)、殼體及(ji)體積🈲修(xiu)正儀組(zu)成，如圖(tu)2爲機械(xie)結構圖(tú)。工作原(yuán)理:當氣(qi)流🏃🏻‍♂️進人(rén)流🥵量計(ji)時，首先(xiān)經過獨(du)立機芯(xīn)的前導(dǎo)流體并(bing)加速。在(zài)流體的(de)作用下(xia)，由于渦(wō)輪葉片(pian)與流體(tǐ)流向🙇‍♀️成(chéng)一定角(jiao)度，此時(shi)渦輪産(chǎn)生轉動(dong)力矩，在(zai)渦輪克(ke)服阻力(li)矩和摩(mo)擦力矩(ju)後開始(shǐ)轉動。當(dang)諸力矩(jǔ)達到平(píng)衡時，轉(zhuǎn)速穩定(ding)。渦🔴輪轉(zhuan)動角速(sù)度與氣(qì)體工況(kuang)流速成(chéng)線性關(guan)系，并由(yóu)高頻信(xìn)号模塊(kuai)輸出與(yǔ)工況體(ti)積流量(liang)成正比(bi)的脈沖(chong)信号，與(yu)壓🛀力、溫(wēn)度傳感(gan)器🔞所檢(jiǎn)測的壓(ya)力、溫度(dù)信号一(yi)起輸出(chu)給體積(ji)修正儀(yí)進行計(jì)算處理(lǐ)，可實.現(xiàn)瞬時流(liu)量和累(lèi)積總量(liang)的計量(liàng)，加🌈溫度(dù)和壓力(lì)補償時(shi)可實現(xian)标準狀(zhuang)态的瞬(shun)時流量(liang)和累積(jī)總量的(de)計量。

 
2.2計(jì)量性能(néng)的影響(xiang)因素
　　根(gēn)據氣體(ti)渦輪流(liu)量計的(de)計量原(yuan)理、計算(suàn)公式，分(fen)析在不(bu)同溫度(dù)下，影響(xiang)計量性(xìng)能的變(bian)量有哪(nǎ)些，以便(biàn)更好地(dì)找到根(gen)本原因(yīn)。詳⭕細的(de)公式和(he)分析如(rú)下:
1)流量(liàng)與頻率(lü)的方程(chéng):
 
式(1)中:qv一(yi)瞬時流(liu)量,m³/h;f一脈(mo)沖頻率(lü),
Hz;K一儀表(biǎo)系數，m-3。
2)渦(wo)輪流量(liang)計的數(shu)學模型(xíng):
 
　　式(2)中:Z一(yī)渦輪葉(yè)片數;θ一(yi)流體流(liu)動方向(xiàng)與葉片(pian)的夾角(jiǎo);r一葉片(pian)的平均(jun)半徑;A一(yī)流通截(jie)面積;ρ一(yi)流體密(mi)度;Trm一機(ji)械摩🐇擦(ca)阻力矩(ju);Trf一流體(ti)對渦輪(lun)的阻力(lì)矩。
由公(gong)式(1)與公(gōng)式(2)得到(dào):
 
　　當理想(xiang)狀态時(shí)，Trm=0，Trf=0,計量性(xing)能僅與(yǔ)儀表結(jié)構參數(shu)有關🔆，與(yu)流量變(bian)化無關(guān)，儀表系(xi)數爲一(yī)常數。
　　當(dang)低溫條(tiao)件下，計(ji)量準确(què)度出現(xiàn)偏移，儀(yí)表系數(shu)産生變(bian)化，說明(ming)Trm，Trf不爲零(ling)，所以低(dī)溫性能(neng)的主要(yao)影響因(yīn)素是摩(mó)擦阻力(lì)👄矩。而摩(mó)擦阻力(lì)矩主要(yao)有:軸承(chéng)、軸、軸承(cheng)的潤滑(hua)油等在(zai)高低溫(wēn)情況下(xià)的機械(xiè)形變及(jí)性能的(de)變化。因(yin)此，主要(yào)研究内(nèi)容✏️如下(xia):
a)通過選(xuǎn)擇同一(yi)種軸承(chéng)，在不同(tóng)溫度下(xia)，對有油(you)與無油(yóu)軸㊙️承性(xing)⛷️能的變(bian)化給渦(wo)輪流量(liang)計帶來(lái)的計量(liàng)性能影(yǐng)響進💁行(hang)研究。
b)通(tong)過采用(yòng)同一種(zhong)軸承，在(zài)不同的(de)溫度下(xia)，對不同(tóng)潤滑油(yóu)⭕性能🔞的(de)變化給(gei)渦輪流(liú)量計帶(dài)來的計(jì)量性能(néng)影響進(jìn)行研究(jiū)。
3.1試驗一(yī)
3.1.1方案
　　該(gāi)方案的(de)目的是(shi)爲驗證(zheng)氣體渦(wo)輪流量(liang)計中的(de)軸承♻️有(you)無油的(de)條件下(xià)的不同(tóng)溫度下(xia)的計量(liàng)性能。
　　采(cai)用目前(qian)性能較(jiao)穩定的(de)、選擇性(xìng)能一緻(zhì)的軸承(cheng)，以消除(chu)軸🎯承間(jiān)性能差(cha)别所帶(dai)來的影(yǐng)響，對1号(hao)潤滑油(yóu)☁️進行以(yǐ)下🥰兩組(zu)🈲比對試(shì)驗，每組(zu)兩台:
1)常(chang)油:即對(dui)軸承的(de)油脂不(bú)做任何(he)處理，試(shi)驗該流(liu)量計在(zài)-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下👄的計(jì)♌量示值(zhí)誤差及(jí)重複性(xìng)。
2)無油:清(qing)洗軸承(chéng)使其沒(mei)有油脂(zhī)，試驗該(gai)流量計(jì)在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的(de)計量示(shì)值🏃‍♂️誤差(chà)及重複(fú)性。
3.1.2測試(shì)數據
結(jié)論:從圖(tu)3無油與(yǔ)常油的(de)比對測(cè)試中發(fa)現:
1)無油(yóu)時，低溫(wēn)對計量(liàng)影響較(jiao)小，計量(liàng)示值誤(wu)差滿足(zú)設計要(yào)求。
 
2)常油(you)的流量(liàng)計測試(shi)結果，小(xiao)流量負(fu)偏嚴重(zhòng)，影響較(jiao)大。
3)軸承(chéng)中的油(you)是導緻(zhi)低溫性(xìng)能負偏(piān)的重要(yào)因素。
3.2試(shi)驗二
3.2.1方(fang)案
　　該方(fang)案的目(mu)的是爲(wei)驗證氣(qì)體渦輪(lun)流量計(jì)采用2号(hào)🌂和3号油(yóu)後，不同(tong)溫度下(xia)的計量(liàng)性能。
　　采(cǎi)用目前(qian)性能較(jiào)穩定的(de)、選擇性(xing)能一緻(zhi)的軸承(cheng)，以消除(chu)♍軸承間(jiān)性能差(chà)别所帶(dai)來的影(yǐng)響，通過(guo)對2号和(he)3号潤滑(huá)油進行(háng)以下兩(liǎng)組比對(duì)試驗，每(mei)組兩台(tai):
1） 清洗軸(zhóu)承使其(qi)沒有油(yóu)脂，再添(tian)加2号潤(run)滑油，在(zài)常溫下(xia)運行2h,保(bǎo)證加油(yóu)後的軸(zhóu)承性能(néng)滿足要(yao)求，試驗(yan)該流量(liang)計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下(xia)的🏃‍♀️計量(liàng)示值誤(wu)差及重(zhong)複性，結(jié)果如圖(tú)4。

 
2)清洗軸(zhóu)承使其(qi)沒有油(you)脂，再添(tian)加3号潤(rùn)滑油，在(zai)常溫下(xià)運行2h，保(bao)🏃證加油(you)後的軸(zhou)承性能(néng)滿足要(yào)求，試驗(yàn)該流量(liàng)計在-25℃、-10℃、+20℃、+55℃下(xia)的計量(liàng)示值誤(wu)差及重(zhòng)複性，結(jié)果如圖(tú)4。
3.2.2測試數(shù)據
結論(lun)，從圖4的(de)比對測(cè)試中發(fa)現:
1)不同(tong)特性的(de)油對氣(qi)體渦輪(lun)流量計(jì)的計量(liang)示值誤(wù)差不同(tóng)🧡。
2)通過使(shi)用3号油(you)來潤滑(huá)，基本滿(man)足設計(ji)要求。
4總(zong)結
　　通過(guò)以上試(shi)驗結果(guo)分析，發(fa)現氣體(tǐ)渦輪流(liu)量計受(shòu)溫度💛影(yǐng)響的程(chéng)度不盡(jin)相同，主(zhǔ)要表現(xian)爲:相同(tong)低溫🙇🏻下(xià)流🔴量越(yuè)小,負誤(wu)差就越(yue)大;相同(tong)流量下(xia)溫度越(yuè)低，負誤(wù)差越大(da);高溫下(xià)相同流(liu)量下，溫(wen)度越高(gāo)，正誤差(cha)就越大(dà)，但整體(ti)在合格(gé)範圍之(zhī)内。通過(guo)試💃驗分(fèn)析，氣🔞體(tǐ)渦輪流(liu)量計需(xū)要潤滑(hua)劑潤，滑(huá)才能長(zhǎng)時間的(de)正常工(gong)作，在低(di)🏃‍♀️溫下會(hui)出現渦(wō)輪潤滑(huá)油低溫(wēn)性能不(bu)好，導緻(zhì)黏度變(bian)化較大(dà)，阻力增(zeng)強，降低(di)低溫下(xià)渦輪軸(zhou)承的旋(xuan)轉速率(lǜ)，從⛷️而引(yin)起小流(liu)量受溫(wen)度影響(xiǎng)較大的(de)情況🥰。從(cong)圖4的數(shù)據看，使(shǐ)用㊙️抗低(dī)溫潤滑(huá)油可以(yi)從一定(ding)程度上(shàng)解決此(cǐ)類問題(ti)的發生(sheng)，保證氣(qì)體渦輪(lún)流量計(jì)的💋誤差(cha)在合格(ge)範圍之(zhī)内。
　　在實(shí)際低溫(wen)極限條(tiáo)件下的(de)影響:①會(hui)對氣體(tǐ)渦輪流(liu)🧡量計的(de)機械性(xìng)能産生(sheng)一定的(de)影響，這(zhe)是不能(neng)忽略的(de)。儀表生(sheng)産企業(ye)，應當充(chong)分考慮(lǜ)到這種(zhong)極限條(tiao)件，在機(ji)械結構(gou)設計時(shi)降㊙️低低(dī)溫對機(ji)械部件(jian)的影響(xiǎng);②管道會(huì)産生冰(bing)渣、冰顆(kē)粒,對渦(wō)輪流量(liàng)計造成(cheng)沖擊、卡(ka)死等。建(jian)議:①廠家(jiā)應提供(gòng)适當的(de)抗低溫(wen)潤滑油(yóu)，用🔞戶在(zài)使用時(shí)也應當(dang)按時加(jia)注符合(he)要求的(de)專業潤(run)滑油;②在(zài)0℃以下的(de)管道應(ying)該增加(jiā)一些伴(bàn)熱設備(bèi)，保證🧑🏾‍🤝‍🧑🏼管(guan)道溫度(dù)不會太(tai)低，最好(hao)不要低(di)于0℃。

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