摘要(yao):爲了解(jie)決氣體(ti)渦輪流(liu)量計 在(zai)不同溫(wen)度下出(chu)現計量(liang)偏差，特(te)别是在(zai)極限溫(wen)度-25℃下♍，計(ji)🐅量偏❄️差(cha)尤其嚴(yan)重的問(wen)題，通過(guo)對比試(shi)驗與數(shu)據分析(xi)發🛀🏻現:①在(zai)不同溫(wen)度⛷️下，渦(wo)輪流量(liang)計的示(shi)值誤差(cha)曲線是(shi)不同🔞的(de)，基本變(bian)化爲✊随(sui)着溫度(du)的降低(di)，示值誤(wu)差會從(cong)正偏差(cha)轉爲負(fu)偏差，小(xiao)流量表(biao)現明顯(xian)㊙️;②通過選(xuan)用抗低(di)溫潤滑(hua)油能夠(gou)極大改(gai)🈲善低溫(wen)計量性(xing)能負偏(pian)差，基本(ben)解決低(di)溫下計(ji)量不合(he)格問題(ti)。
　　天然氣(qi)作爲一(yi)種清潔(jie)、低排放(fang)的高效(xiao)能源，已(yi)在我國(guo)大規模(mo)地⚽發展(zhan)，與之相(xiang)關的天(tian)然氣流(liu)量計也(ye)在各行(hang)各業❤️中(zhong)得到廣(guang)泛應用(yong)。氣體渦(wo)輪流量(liang)計作爲(wei)天然氣(qi)✍️流量計(ji)量的一(yi)種表具(ju)，使用量(liang)🏒越來越(yue)大，使用(yong)環境也(ye)是越來(lai)越複雜(za)，從炎熱(re)的海南(nan)到寒冷(leng)的👉齊齊(qi)哈爾都(dou)有大量(liang)使用🥵。氣(qi)體渦輪(lun)流🙇🏻量計(ji)有較好(hao)的穩定(ding)性和重(zhong)複性，但(dan)北方地(di)區有用(yong)戶反映(ying)經過溯(su)源後的(de)儀表開(kai)始使用(yong)正常，在(zai)天氣變(bian)冷後渦(wo)輪流🌏量(liang)計的計(ji)量出現(xian)了計量(liang)不準确(que)的情況(kuang)。通常情(qing)㊙️況下，氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)的工作(zuo)範圍較(jiao)寬，一般(ban)情況下(xia)溫度變(bian)化對計(ji)量性能(neng)的影響(xiang)較小。但(dan)📞在北方(fang)地區冬(dong)季的低(di)溫環境(jing)的确影(ying)響到了(le)氣體渦(wo)輪流量(liang)計的計(ji)量性能(neng)，從而容(rong)易在使(shi)用的過(guo)程中産(chan)生計量(liang)、貿易結(jie)算的糾(jiu)紛。
1驗證(zheng)氣體渦(wo)輪流量(liang)計在不(bu)同溫度(du)下的計(ji)量性能(neng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼
　　爲了更(geng)好地了(le)解氣體(ti)渦輪流(liu)量計在(zai)不同環(huan)境下的(de)計量🌂性(xing)能，一套(tao)可以檢(jian)定渦輪(lun)流量在(zai)不同溫(wen)度🛀🏻和濕(shi)🈲度下的(de)計量性(xing)能的标(biao)準表法(fa)氣體流(liu)量檢定(ding)裝置。該(gai)裝置的(de)基本原(yuan)理爲:①将(jiang)🤩被檢流(liu)量計放(fang)置在可(ke)調整溫(wen)度和濕(shi)度✨的實(shi)驗艙中(zhong)，而标準(zhun)💋流量計(ji)放置在(zai)恒溫恒(heng)💃🏻濕車間(jian)，溫度在(zai)20℃左右，再(zai)通過管(guan)道和熱(re)交換器(qi)與被檢(jian)流量計(ji)相連接(jie);②流量計(ji)的瞬時(shi)流量通(tong)過變頻(pin)器控制(zhi)，實現穩(wen)定流量(liang)的運行(hang);③通過采(cai)集系統(tong)分别采(cai)集被檢(jian)🈲流量計(ji)和标準(zhun)流量的(de)脈沖信(xin)号、壓力(li)值、溫度(du)值;④最後(hou)，通過中(zhong)心控制(zhi)系統進(jin)行統一(yi)控制、計(ji)算，從而(er)🥰輸出檢(jian)定結果(guo);⑤設備的(de)準确度(du)等級通(tong)過标準(zhun)🎯表、壓變(bian)、溫變🔅等(deng)計量相(xiang)關的設(she)備溯源(yuan)⭐以及🚶‍♀️傳(chuan)遞表的(de)比對，驗(yan)證該裝(zhuang)置滿足(zu)試驗的(de)要求。
　　不(bu)同溫度(du)氣體渦(wo)輪流量(liang)計的計(ji)量性能(neng)試驗方(fang)法:選擇(ze)3台DN80的氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)在-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫度(du)下進行(hang)測試。
3台(tai)流量計(ji)檢定數(shu)據轉化(hua)爲線性(xing)如圖1。
 
從(cong)以上數(shu)據的線(xian)性圖看(kan)，得出結(jie)論:
1)氣體(ti)渦輪流(liu)量計計(ji)量性能(neng)受環境(jing)溫度的(de)影響。
2)同(tong)台流量(liang)計在相(xiang)同的流(liu)量點下(xia)，随着溫(wen)度越低(di)，流量計(ji)量㊙️示值(zhi)♊誤差負(fu)偏就越(yue)大;溫度(du)越高，流(liu)量計示(shi)值誤差(cha)正偏就(jiu)越大。
3)高(gao)溫下的(de)示值誤(wu)差影響(xiang)小于低(di)溫下的(de)示值誤(wu)差影響(xiang)。
4)流量計(ji)在大流(liu)量條件(jian)下，影響(xiang)比較小(xiao)，基本滿(man)足計量(liang)性✂️能。
2影(ying)響因素(su)分析
2.1氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)的工作(zuo)原理
　　氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)由整流(liu)器、葉輪(lun)、計量芯(xin)組件、油(you)泵磁耦(ou)合🚩、機械(xie)計數器(qi)、低頻脈(mo)沖發生(sheng)器、殼體(ti)及體積(ji)修正儀(yi)組成，如(ru)圖2爲機(ji)械結構(gou)圖。工作(zuo)原理:當(dang)氣流進(jin)人流量(liang)計時✏️，首(shou)先經過(guo)獨立機(ji)芯的前(qian)導流體(ti)并加速(su)。在流💛體(ti)的作用(yong)下，由于(yu)渦輪葉(ye)片與流(liu)體流向(xiang)成一定(ding)角度，此(ci)時渦輪(lun)産生轉(zhuan)動力矩(ju)😘，在渦輪(lun)克服❓阻(zu)力矩和(he)摩擦力(li)矩後開(kai)始轉動(dong)。當諸力(li)矩達到(dao)平衡時(shi)，轉速穩(wen)定。渦輪(lun)轉動角(jiao)速度與(yu)氣體工(gong)況流速(su)🌍成線性(xing)關系，并(bing)由高頻(pin)信号模(mo)塊輸出(chu)與工況(kuang)體積流(liu)量成正(zheng)比的脈(mo)沖信号(hao)，與壓力(li)、溫度傳(chuan)感器所(suo)檢測的(de)壓力、溫(wen)度信号(hao)一起輸(shu)出給體(ti)積修正(zheng)儀進行(hang)計算處(chu)理，可實(shi).現瞬時(shi)流量和(he)累積總(zong)量的計(ji)量，加溫(wen)度和壓(ya)力補償(chang)時可實(shi)現标💰準(zhun)狀态的(de)瞬時流(liu)量和累(lei)積總量(liang)的計量(liang)。

 
2.2計量性(xing)能的影(ying)響因素(su)
　　根據氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)的計量(liang)原理、計(ji)算公式(shi)，分析在(zai)不同溫(wen)度下，影(ying)響計量(liang)性能的(de)變量有(you)哪些，以(yi)便更好(hao)地找到(dao)根本原(yuan)因。詳細(xi)的公式(shi)和分析(xi)如下:
1)流(liu)量與頻(pin)率的方(fang)程:
 
式(1)中(zhong):qv一瞬時(shi)流量,m³/h;f一(yi)脈沖頻(pin)率,
Hz;K一儀(yi)表系數(shu)，m-3。
2)渦輪流(liu)量計的(de)數學模(mo)型:
 
　　式(2)中(zhong):Z一渦輪(lun)葉片數(shu);θ一流體(ti)流動方(fang)向與葉(ye)片的夾(jia)角;r一🏃🏻‍♂️葉(ye)❤️片的🥰平(ping)均半徑(jing);A一流通(tong)截面積(ji);ρ一流體(ti)密度;Trm一(yi)機械摩(mo)擦阻力(li)矩;Trf一流(liu)體對渦(wo)輪的阻(zu)力矩。
由(you)公式(1)與(yu)公式(2)得(de)到:
 
　　當理(li)想狀态(tai)時，Trm=0，Trf=0,計量(liang)性能僅(jin)與儀表(biao)結構參(can)數有關(guan)，與流量(liang)變化無(wu)關，儀表(biao)系數爲(wei)一常數(shu)。
　　當低溫(wen)條件下(xia)，計量準(zhun)确度出(chu)現偏移(yi)，儀表系(xi)數産生(sheng)🏒變化，說(shuo)明Trm，Trf不爲(wei)零，所以(yi)低溫性(xing)能的主(zhu)要影響(xiang)因素是(shi)✔️摩擦阻(zu)力矩。而(er)摩擦👈阻(zu)力矩主(zhu)要有:軸(zhou)承、軸、軸(zhou)承的潤(run)滑油等(deng)在高低(di)溫情況(kuang)下的機(ji)🔅械形變(bian)及性能(neng)的變化(hua)。因此，主(zhu)要研究(jiu)内容如(ru)下:
a)通過(guo)選擇同(tong)一種軸(zhou)承，在不(bu)同溫度(du)下，對有(you)油與無(wu)油軸㊙️承(cheng)💃🏻性能的(de)變化給(gei)渦輪流(liu)量計帶(dai)來的計(ji)量性能(neng)影響進(jin)行研究(jiu)。
b)通過采(cai)用同一(yi)種軸承(cheng)，在不同(tong)的溫度(du)下，對不(bu)同潤滑(hua)油性🔴能(neng)🚶的變化(hua)給渦輪(lun)流量計(ji)帶來的(de)計量性(xing)能影響(xiang)進行研(yan)究。
3.1試驗(yan)一
3.1.1方案(an)
　　該方案(an)的目的(de)是爲驗(yan)證氣體(ti)渦輪流(liu)量計中(zhong)的軸承(cheng)🌈有無油(you)⛹🏻‍♀️的條件(jian)下的不(bu)同溫度(du)下的計(ji)量性能(neng)。
　　采用目(mu)前性能(neng)較穩定(ding)的、選擇(ze)性能一(yi)緻的軸(zhou)承，以🔞消(xiao)除軸👈承(cheng)間🍓性能(neng)差别所(suo)帶來的(de)影響，對(dui)1号潤滑(hua)油進行(hang)以下🔞兩(liang)組比對(dui)試驗🚶‍♀️，每(mei)組兩台(tai):
1)常油:即(ji)對軸承(cheng)的油脂(zhi)不做任(ren)何處理(li)，試驗該(gai)流量計(ji)💞在🛀🏻-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的(de)計量示(shi)值誤差(cha)及重複(fu)性。
2)無油(you):清洗軸(zhou)承使其(qi)沒有油(you)脂，試驗(yan)該流量(liang)計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下(xia)的計量(liang)示值誤(wu)差及重(zhong)複性。
3.1.2測(ce)試數據(ju)
結論:從(cong)圖3無油(you)與常油(you)的比對(dui)測試中(zhong)發現:
1)無(wu)油時，低(di)溫對計(ji)量影響(xiang)較小，計(ji)量示值(zhi)誤差滿(man)足設計(ji)要求。
 
2)常(chang)油的流(liu)量計測(ce)試結果(guo)，小流量(liang)負偏嚴(yan)重，影響(xiang)較大。
3)軸(zhou)承中的(de)油是導(dao)緻低溫(wen)性能負(fu)偏的重(zhong)要因素(su)。
3.2試驗二(er)
3.2.1方案
　　該(gai)方案的(de)目的是(shi)爲驗證(zheng)氣體渦(wo)輪流量(liang)計采用(yong)2号和3号(hao)油後，不(bu)⁉️同溫度(du)下的計(ji)量性能(neng)。
　　采用目(mu)前性能(neng)較穩定(ding)的、選擇(ze)性能一(yi)緻的軸(zhou)承，以♍消(xiao)除軸承(cheng)🌈間性能(neng)差别所(suo)帶來的(de)影響，通(tong)過對2号(hao)和3号潤(run)滑油進(jin)行以下(xia)兩組比(bi)對試驗(yan)，每組兩(liang)台:
1） 清洗(xi)軸承使(shi)其沒有(you)油脂，再(zai)添加2号(hao)潤滑油(you)，在常溫(wen)下💃🏻運行(hang)2h,保🛀證⁉️加(jia)油後的(de)軸承性(xing)能滿足(zu)要求，試(shi)驗該流(liu)量計在(zai)-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計(ji)量示值(zhi)誤差及(ji)重複性(xing)，結果如(ru)圖4。

 
2)清洗(xi)軸承使(shi)其沒有(you)油脂，再(zai)添加3号(hao)潤滑油(you)，在常溫(wen)下🌈運行(hang)2h，保證🔞加(jia)油後的(de)軸承性(xing)能滿足(zu)要求，試(shi)驗該㊙️流(liu)量👄計在(zai)-25℃、-10℃、+20℃、+55℃下的計(ji)量🏃🏻示值(zhi)誤差及(ji)重複性(xing)，結果如(ru)圖4。
3.2.2測試(shi)數據
結(jie)論，從圖(tu)4的比對(dui)測試中(zhong)發現:
1)不(bu)同特性(xing)的油對(dui)氣體渦(wo)輪流量(liang)計的計(ji)量示值(zhi)誤差不(bu)同。
2)通過(guo)使用3号(hao)油來潤(run)滑，基本(ben)滿足設(she)計要求(qiu)。
4總結
　　通(tong)過以上(shang)試驗結(jie)果分析(xi)，發現氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)受溫👅度(du)影響的(de)程度不(bu)盡相同(tong)，主要表(biao)現爲:相(xiang)同低溫(wen)下流量(liang)越小,負(fu)誤差🌈就(jiu)越大;相(xiang)同流量(liang)下溫度(du)越低，負(fu)誤差越(yue)大;高溫(wen)下相同(tong)流量下(xia)，溫度越(yue)高，正誤(wu)差就越(yue)大，但整(zheng)體在合(he)格範圍(wei)之内。通(tong)過試🚩驗(yan)分析，氣(qi)體渦輪(lun)流量計(ji)需要潤(run)滑劑潤(run)，滑才能(neng)長時間(jian)的正💔常(chang)工作，在(zai)低溫下(xia)會出現(xian)渦輪潤(run)滑油低(di)溫性能(neng)不好，導(dao)緻黏度(du)變化較(jiao)大，阻力(li)增強，降(jiang)低低溫(wen)下渦輪(lun)軸承的(de)旋轉速(su)率，從而(er)引起小(xiao)流量受(shou)溫度影(ying)響較大(da)的情況(kuang)。從圖4的(de)數據看(kan)，使用抗(kang)低溫潤(run)滑油可(ke)以♍從一(yi)定程度(du)上解決(jue)此類問(wen)題的發(fa)生，保證(zheng)氣體渦(wo)🤩輪流量(liang)計的🏃🏻誤(wu)差在合(he)格😍範圍(wei)之内。
　　在(zai)實際低(di)溫極限(xian)條件下(xia)的影響(xiang):①會對氣(qi)體渦輪(lun)流❄️量計(ji)的機械(xie)性能産(chan)生一定(ding)的影響(xiang)，這是不(bu)能忽略(lue)的。儀表(biao)生産企(qi)⛹🏻‍♀️業，應當(dang)充分考(kao)慮到這(zhe)種極限(xian)條件🤞，在(zai)機械結(jie)構設計(ji)時降👨‍❤️‍👨低(di)低溫㊙️對(dui)機械部(bu)件的影(ying)響;②管道(dao)會産生(sheng)冰渣、冰(bing)顆粒,對(dui)渦⭕輪流(liu)量計造(zao)成沖擊(ji)💰、卡死等(deng)。建議:①廠(chang)家應提(ti)供适當(dang)的抗低(di)溫潤滑(hua)油，用戶(hu)在使用(yong)時也✏️應(ying)當按時(shi)加注🙇‍♀️符(fu)合要求(qiu)的專業(ye)潤滑油(you);②在0℃以下(xia)的管道(dao)應該增(zeng)加一些(xie)伴熱設(she)備，保證(zheng)管道溫(wen)度不會(hui)太低，最(zui)好不要(yao)低于0℃。

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