【摘要】在氣(qi)體渦輪流(liu)量計 實際(jì)應用的基(ji)礎上，氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計的性能(neng)特點，分析(xi)🚶‍♀️了影響👣氣(qì)體渦輪流(liu)量計精度(du)的各種因(yin)素，并基于(yú)該精度測(cè)量了🐕氣體(tǐ)渦輪流量(liang)計，總結了(le)提高❄️數據(ju)正🎯确率的(de)基礎方法(fa)。
一、引言
　　儀(yí)器的精度(dù)一般有準(zhǔn)确度、正确(què)度和精密(mi)度。準确度(du)⛷️A是檢測真(zhen)實值和結(jié)果二者的(de)相同程度(dù)，并且由A=ε±U表(biao)示，其中U是(shi)不确定性(xìng)系⛷️統誤差(cha)±e和随機不(bu)确定度ΔM綜(zōng)合的不确(que)定💃性。精度(dù)是測量結(jie)果的系統(tǒng)誤差程度(dù)。由于系🌐統(tǒng)誤差E包括(kuo)兩部分，确(que)定的系統(tong)誤差和未(wei)定義的系(xì)統誤差±e，所(suǒ)以💋精度可(kě)以表示爲(wei)E=±e。測量精🏃🏻度(dù)高，精度等(deng)級可達1級(ji)、1.5級。測量範(fan)圍寬度，測(ce)量🏃範圍寬(kuan)度一般爲(wèi)1:20。
二、機械摩(mo)擦與流體(tǐ)阻力對精(jīng)度的影響(xiang)
(一)氣體渦(wō)輪流量計(jì)的數學模(mó)型
　　用于渦(wō)輪機的轉(zhuǎn)矩一般分(fen)爲由流過(guò)渦輪機的(de)流♍體産生(sheng)的驅動轉(zhuan)矩Tr。由渦輪(lún)機表面流(liú)動的流體(tǐ)引起的♍粘(zhān)性摩擦以(yǐ)及渦輪機(ji)軸和軸承(chéng)，齒輪和齒(chi)輪施加到(dao)渦輪機❤️的(de)機械摩擦(cā)力矩Trm。當流(liu)體通過渦(wo)輪機時流(liú)向渦輪機(ji)的⛷️流體阻(zǔ)力轉矩Trf和(he)渦輪機中(zhōng)的磁電轉(zhuǎn)換器産生(sheng)的電磁反(fan)沖轉矩Tre。
(二(èr))機械摩擦(cā)阻力矩Trm對(dui)精度的影(ying)響
　　對于真(zhēn)正的氣體(ti)渦輪機流(liú)量計，渦輪(lún)機必須首(shou)先💁通過靜(jing)摩擦的阻(zǔ)礙力矩才(cai)能旋轉，克(kè)服渦輪靜(jìng)摩擦扭🏃🏻‍♂️矩(ju)所🚶‍♀️需的最(zuì)小值稱爲(wèi)流量計的(de)初始流量(liang)qvmin。如果流量(liang)計小于qvmin，則(zé)渦輪不會(hui)旋轉，并且(qiě)不會輸出(chu)脈沖信号(hào)。當流量等(deng)于起始流(liú)量時，渦輪(lún)機🍉啓動，但(dàn)此時的角(jiǎo)速度❓非常(chang)小，并且流(liú)體阻力轉(zhuǎn)矩Trf的影響(xiang)可忽略不(bu)計。
(三)流體(ti)阻力矩Trf對(dui)精度的影(ying)響
　　當流量(liang)大于初始(shǐ)流量的時(shi)候，渦輪機(ji)旋轉角速(sù)度随🛀着流(liu)量增加而(er)增加，并且(qie)影響流量(liang)計精度的(de)主要原因(yin)變成了由(yóu)流體産生(shēng)的牽引扭(niu)矩Trf。
1.層流流(liu)動狀态時(shí)的流量計(ji)特性
　　在層(ceng)流狀态下(xia)，流體流動(dòng)阻力與流(liu)體粘度μ和(he)渦輪機旋(xuan)轉角速👣度(du)ω成正比。ω與(yǔ)流體流量(liang)成正比。
　　在(zài)層流狀态(tài)下，儀器系(xi)數K與流體(tǐ)粘度μ的變(biàn)化有關🤞。如(ru)果粘度不(bú)變，則随着(zhe)流量qV的增(zēng)加儀器系(xi)數K也将增(zeng)加。
2.紊流流(liú)動狀态時(shi)的流量計(ji)特性
　　在湍(tuan)流狀态下(xià)，流體的流(liu)動阻力與(yu)其密度ρ和(he)速度qV成正(zhèng)比。此刻，不(bu)可以算出(chu)流體粘度(du)的影響。
三(san)、提高精度(du)的方法
(一(yi))減少機械(xie)阻力
　　首先(xian)，應該完成(chéng)渦輪機的(de)平衡，因爲(wèi)如果渦輪(lun)機的質量(liàng)♍中心不在(zai)軸上，則渦(wo)輪機本身(shēn)的重量會(hui)爲軸承增(zēng)🧡加額外的(de)慣性力矩(ju)，爲了提高(gao)流量計流(liú)量低時的(de)精度，需要(yào)☂️提高加✂️工(gong)品質☁️，降低(dī)機械摩擦(ca)阻力。
(二)克(kè)服流體阻(zǔ)力的影響(xiǎng)
　　首先，氣動(dong)渦輪機的(de)表面應平(ping)滑以減少(shǎo)氣體和渦(wo)🌈輪機之間(jian)的粘性摩(mo)擦。其次，根(gen)據Trf=C1μqv的特性(xing)和層流狀(zhuàng)态Trf中的流(liu)體阻👌力矩(ju)，随着qv的增(zeng)加儀器系(xì)數K也增加(jiā)。另外，渦輪(lún)葉片的重(zhong)疊😘率不宜(yi)過高。否則(zé)流體阻力(lì)将會非常(cháng)🛀高，流量計(jì)的測量精(jīng)度也會降(jiang)低。
(三)減少(shao)漏氣對氣(qì)體渦輪流(liu)量計精度(du)的影響
　　流(liú)向葉片的(de)驅動扭矩(ju)Tr變小，影響(xiǎng)流量計的(de)精度。所‼️以(yi)♋，氣動渦輪(lun)機與内壁(bì)之間的間(jian)隙通常小(xiao)于0.5至1mm。重❓疊(dié)系數通常(chang)用于指示(shì)兩個相鄰(lin)渦輪葉片(piàn)相互重🚩疊(die)的程🔴度。重(zhòng)複♋的元素(sù)不應該太(tài)小。否則，洩(xie)漏增加，重(zhong)疊因子通(tōng)常從1－1.1中選(xuan)擇。
四、壓力(li)、溫度及壓(yā)縮系數的(de)修正
　　氣體(tǐ)的體積與(yu)壓力、溫度(dù)和壓縮系(xi)數有關。氣(qi)體渦輪流(liú)量計必☎️須(xū)通過壓力(li)和溫度校(xiao)正将在運(yùn)行條件下(xià)測量的體(ti)⛹🏻‍♀️積轉⭐換爲(wei)标準條件(jian)下的體積(ji)值。當🎯氣體(tǐ)溫度較低(di)并且壓力(li)較高時，必(bì)須考慮壓(ya)縮因子的(de)影響，以确(què)保高🌂精度(du)的氣體流(liú)量測量。
(一(yi))壓力、溫度(du)修正的必(bì)要性
　　流量(liang)計的校準(zhǔn)溫度設置(zhi)爲25°C，設壓力(li)爲0.1MPa。在氣體(ti)介質的現(xian)實操作溫(wēn)度爲0℃，氣壓(yā)爲0.1MPa時，忽略(luè)溫度的影(ying)響會🈲導緻(zhì)以下🐆誤差(chà):

　　在氣态介(jie)質溫度的(de)實際操作(zuo)中，測量值(zhí)爲25°C，壓力爲(wèi)0.105MPa，如果流量(liàng)計溫度在(zai)25°C，0.1MPa壓力下校(xiào)準，則會導(dǎo)緻忽略壓(yā)力的誤差(chà):

　　忽略溫度(dù)和壓力的(de)影響，發生(sheng)較大的誤(wù)差，因此有(yǒu)必⭐要對溫(wēn)💯度和壓力(lì)進行校正(zhèng)，壓力傳感(gan)器和溫度(du)傳感☂️器盡(jin)可能使用(yòng)高精度産(chan)品。如果流(liú)量計的精(jing)度爲1%，則溫(wēn)度傳感器(qì)的精度必(bi)♈須高于🔞0.2°C，壓(ya)力傳感器(qi)的精度必(bì)須高于0.2%。
(二(er))修正氣體(tǐ)壓縮系數(shu)
1.壓縮系數(shu)修正的必(bì)要性
　　壓縮(suo)系數是測(cè)量實際氣(qi)體接近理(li)想氣體程(cheng)度的參數(shu)。壓💃🏻縮因子(zi)随着溫度(du)和壓力而(er)變化，并且(qie)一般來說(shuō)♍該功㊙️能通(tōng)過比㊙️較壓(ya)🚶‍♀️力Pr和溫度(dù)Tr來表示。Pr=P/Pm;Tr=T/Tm。比(bi)如說，天然(rán)氣🎯臨界溫(wen)度Tm是191.16k，臨界(jiè)壓力🙇‍♀️Pm是4.64mpa。在(zài)溫☀️度爲0℃時(shí)和壓力爲(wei)0.2MPa時，Pr=0.2/4.64，Tr=273/191，16;Z=0.995。忽略Z的(de)值則誤差(chà)爲0.502%。
　　由于流(liu)量計的相(xiang)對誤差必(bi)須保持在(zai)1%或1.5%以内，如(rú)果💋壓💚力大(dà)于0.2Mpa，則必須(xu)考慮壓縮(suo)系數。
　　可以(yǐ)從一般曲(qu)線或使用(yong)狀态方程(chéng)計算Z值。爲(wèi)了便于計(ji)算，使用二(er)次拟合曲(qu)線的方法(fǎ)近似Z值。求(qiu)解Z值時，選(xuǎn)💰擇在研究(jiu)☔範圍内均(jun)勻分布的(de)6個Tr點作爲(wèi)比較溫度(du)範圍内的(de)💃參考點，以(yi)及Z和Pr之間(jian)的簡單函(han)數關🐕系我(wo)明白了。在(zài)溫度爲T1的(de)時候👉，對比(bǐ)溫度是Tr1，壓(yā)縮系✨數是(shi)ZT1;在溫度爲(wei)T2的時候，對(dui)比溫度是(shì)Tr2，壓縮系數(shù)是ZT2;在現實(shi)中的氣♋體(tǐ)測量時，氣(qi)體成分的(de)變化通常(cháng)來說不會(huì)太大🤟，所以(yi)Tm和Pm的值應(ying)該保持不(bú)變。
五、結束(shù)語
(1)校準小(xiǎo)直徑、小流(liu)量渦輪流(liu)量計應使(shǐ)用标準鍾(zhong)形裝置。校(xiào)準大直徑(jing)大流量渦(wō)輪流量計(jì)應使用聲(sheng)波噴嘴。标(biāo)準渦輪流(liú)量🙇‍♀️計也可(kě)以用作内(nei)徑爲100mm，大于(yu)100mm的渦輪流(liú)量計的标(biao)準設備，但(dan)需㊙️要每年(nián)重新驗證(zhèng)一🈲次。
(2)合理(li)設計校準(zhǔn)系統，确保(bǎo)燃氣輪機(jī)流量計前(qián)後有足夠(gou)的直管段(duàn)，如果由于(yu)管路限制(zhì)導緻直管(guan)段長度不(bu)夠，在流量(liang)👄計前安裝(zhuāng)整流器。當(dāng)氣體質量(liàng)較差☔時，應(ying)安裝過濾(lü)器以避免(mian)雜質對系(xì)統的影響(xiǎng)。當氣體含(han)水量較大(da)時，應安裝(zhuang)脫水幹燥(zào)裝置👈。
(3)在選(xuan)擇最佳設(shè)計和選擇(ze)高精度輔(fǔ)助設備(如(rú)壓力傳感(gan)器🧡、溫度和(he)計時設備(bèi))時，精度必(bi)須高于被(bèi)測渦輪機(jī)表的☎️要求(qiú)精度。并将(jiang)系統誤差(cha)降至最低(di)。
(4)遵循嚴格(gé)的校準程(chéng)序以符合(he)校準所需(xū)的溫度、壓(yā)力♌、濕度和(he)其他環境(jìng)條件。
(5)正确(que)處理數據(jù)并充分考(kao)慮通過标(biao)準設備、測(ce)試表和标(biāo)準設備☂️本(běn)身的錯誤(wu)時氣體狀(zhuàng)态的差異(yì)。标準♻️設備(bei)必須認真(zhen)😄管理👌，并按(an)照技術監(jian)督局的規(guī)定進行定(ding)期測試。

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