摘要:爲了解決(jué)氣體渦輪流量(liang)計 在不同溫度(dù)下出現計量偏(pian)差，特别是在極(jí)限溫度-25℃下，計量(liàng)偏差尤其嚴重(zhong)的問題，通過對(dui)比試驗與數據(jù)分♈析發現:①在不(bu)同溫度下，渦輪(lún)流量計的示值(zhí)誤📧差曲線是不(bú)同的，基本變化(huà)爲随着溫度的(de)降低，示值誤差(chà)會從正偏差轉(zhuan)爲負偏差，小流(liú)量表現明顯❓;②通(tong)過選用抗🐪低溫(wen)潤滑油能夠極(ji)大改善低溫計(ji)量性能負偏差(chà)，基本解決低溫(wen)下計量不合格(gé)問題。
　　天然氣作(zuò)爲一種清潔、低(di)排放的高效能(néng)源，已在我國大(da)規模地發展，與(yu)之相關的天然(rán)氣流量計也在(zài)各行各業💯中得(dé)到廣泛應用。氣(qì)體渦輪流量計(ji)作爲天然氣流(liú)量計量的一種(zhong)表具，使用量越(yuè)來越大，使用環(huán)境也是越來越(yue)複雜，從炎💰熱的(de)海南到寒冷的(de)齊齊哈爾都有(yǒu)大量使用。氣體(tǐ)渦輪流量計有(you)較好☁️的穩定性(xìng)和重複性，但北(běi)方地區有用戶(hù)反映👣經過溯源(yuan)後的儀表開始(shǐ)使用正常，在天(tiān)🐪氣變冷後渦輪(lún)♉流☔量計的計量(liang)出現了計量不(bu)準确的🈲情況。通(tōng)常情況下，氣體(tǐ)渦輪流量計的(de)工作範圍較寬(kuān)，一般情況下溫(wen)度變化對計量(liàng)性能🏃的影響較(jiao)小。但在北方地(di)👉區冬季的低溫(wēn)環境的确影👣響(xiang)到了氣體渦輪(lún)流量計的計量(liàng)性能，從而容易(yi)在使💃用的過程(chéng)中産生計量、貿(mao)易結💯算的糾紛(fēn)。
1驗證氣體渦輪(lún)流量計在不同(tong)溫度下的計量(liàng)性能
　　爲了更好(hao)地了解氣體渦(wō)輪流量計在不(bú)同環境下的計(ji)量性能，一套可(ke)以檢定渦輪流(liú)量在不同溫度(dù)和濕度下的計(ji)量性能的标準(zhǔn)表法氣體流量(liàng)檢定🐆裝置。該裝(zhuang)置的基本原理(lǐ)爲:①将被檢流量(liàng)計放置在可調(diào)整溫度和濕度(dù)❤️的實驗艙中，而(er)标準♉流量計放(fang)🙇‍♀️置在恒溫恒濕(shī)車間，溫度💃🏻在20℃左(zuo)右，再通🔱過管道(dào)和熱💃🏻交換器與(yu)被檢流量計相(xiàng)連接;②流量計的(de)瞬時☎️流量通過(guò)變頻器控制，實(shí)現穩定流量的(de)運行;③通過采集(ji)系統分别采集(jí)被檢流量計和(hé)标準流量的脈(mo)沖信号、壓力值(zhi)、溫度值;④最後，通(tōng)過中心控制系(xì)統進行統👣一控(kong)制、計算，從而輸(shu)出檢🌂定結果;⑤設(shè)備的準确度等(deng)🌍級通過标準表(biao)、壓變、溫變等計(ji)量相關的設備(bei)溯源💋以及傳遞(di)表的比對，驗證(zhèng)該裝✍️置滿足試(shì)驗的要求。
　　不同(tóng)溫度氣體渦輪(lun)流量計的計量(liàng)性能試驗方法(fa):選擇3台DN80的氣體(ti)渦輪流量計在(zai)-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫度下進行測(cè)試。
3台流量計檢(jiǎn)定數據轉化爲(wèi)線性如圖1。
 
從以(yi)上數據的線性(xing)圖看，得出結論(lun):
1)氣體渦輪流量(liàng)計計量性能受(shou)環境溫度的影(yǐng)響。
2)同台流量計(ji)在相同的流量(liàng)點下，随着溫度(dù)越低，流量計量(liang)示值誤差負偏(piān)就越大;溫度越(yue)高，流量計示值(zhí)誤差正偏就💃越(yue)大。
3)高溫下的示(shì)值誤差影響小(xiǎo)于低溫下的示(shi)值誤差影響。
4)流(liu)量計在大流量(liang)條件下，影響比(bi)較小，基本滿足(zu)計量性能。
2影響(xiǎng)因素分析
2.1氣體(ti)渦輪流量計的(de)工作原理
　　氣體(tǐ)渦輪流量計由(you)整流器、葉輪、計(ji)量芯組件、油泵(bèng)磁耦合、機⚽械計(jì)數器、低頻脈沖(chòng)發生器、殼體及(ji)體積修正👄儀組(zǔ)成，如圖2爲機械(xie)結構圖。工作原(yuan)理:當氣流進人(ren)流量計時😘，首先(xiān)經過獨立❤️機芯(xīn)的前導流體并(bing)加速。在流體的(de)作用🐅下，由于渦(wō)輪葉片與🌏流體(ti)流向成一定角(jiao)度，此時渦輪産(chan)生轉動力矩，在(zai)渦輪克服阻力(lì)矩和摩擦力矩(ju)後開始轉動。當(dāng)諸力矩達⁉️到平(píng)衡時，轉速穩定(dìng)。渦輪轉動🌐角速(sù)度與氣體工況(kuang)流速成線性關(guan)系，并由高頻信(xìn)号模塊輸出🆚與(yu)‼️工況體積流量(liàng)成正比的脈沖(chong)信⛹🏻‍♀️号，與壓力、溫(wen)度傳感器所檢(jian)㊙️測的壓力、溫度(du)信✉️号一起💛輸出(chū)給體積修正儀(yí)進行計算處理(li)，可實.現瞬時流(liu)量和累積總量(liàng)的計量，加溫度(dù)和壓力補償時(shí)可實現标準狀(zhuàng)态的瞬時流量(liang)🈲和累積總量的(de)計量。

 
2.2計量性能(neng)的影響因素
　　根(gen)據氣體渦輪流(liú)量計的計量原(yuán)理、計算公式，分(fèn)析⭐在不同溫度(du)下，影響計量性(xìng)能的變量有哪(nǎ)些，以便更好地(di)找到根本原因(yīn)。詳細的公式和(he)分析如下:
1)流量(liang)與頻率的方程(cheng):
 
式(1)中:qv一瞬時流(liú)量,m³/h;f一脈沖頻率(lü),
Hz;K一儀表系數，m-3。
2)渦(wō)輪流量計的數(shù)學模型:
 
　　式(2)中:Z一(yi)渦輪葉片數;θ一(yi)流體流動方向(xiang)與葉片的夾角(jiǎo);r一葉片的平均(jun)半徑;A一流通截(jie)面積;ρ一流體密(mì)度;Trm一機械摩⭐擦(cā)阻力矩;Trf一流體(tǐ)對渦輪的阻力(li)矩。
由公式(1)與公(gong)式(2)得到:
 
　　當理想(xiang)狀态時，Trm=0，Trf=0,計量性(xìng)能僅與儀表結(jié)構參數有關，與(yǔ)流量變化無關(guān)，儀表系數爲一(yī)常數。
　　當低溫條(tiáo)件下，計量準确(què)度出現偏移，儀(yí)表系數産生變(biàn)化，說💚明Trm，Trf不爲零(ling)，所以低溫性能(neng)的主要影響因(yīn)♈素是♍摩擦阻力(li)矩。而摩擦💃🏻阻力(li)矩主要有:軸承(cheng)、軸、軸承的潤滑(huá)油等在高低溫(wēn)情況下的機械(xiè)形變及性🚶能的(de)變化。因此，主要(yao)研究内容如下(xia):
a)通過選擇同一(yi)種軸承，在不同(tong)溫度下，對有油(yóu)與無油軸⁉️承性(xing)能的變化給渦(wō)輪流量計帶來(lái)的計量性能影(yǐng)響進行研究。
b)通(tōng)過采用同一種(zhong)軸承，在不同的(de)溫度下，對不同(tóng)潤滑油性能的(de)變化給渦輪流(liu)量計帶來的計(jì)量性能☀️影響進(jìn)行研究。
3.1試驗一(yi)
3.1.1方案
　　該方案的(de)目的是爲驗證(zheng)氣體渦輪流量(liàng)計中的軸承有(you)無油的條件下(xià)的不同溫度下(xià)的計量性能。
　　采(cai)用目前性能較(jiào)穩定的、選擇性(xing)能一緻的軸承(chéng)，以消除軸🍉承間(jiān)性能差别所帶(dai)來的影響，對1号(hào)潤滑油進行🏃‍♂️以(yǐ)下兩組比對試(shi)驗✂️，每組兩台:
1)常(chang)油:即對軸承的(de)油脂不做任何(he)處理，試驗該流(liú)量👣計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計(jì)量示值誤差及(ji)重複性。
2)無油:清(qing)洗軸承使其沒(méi)有油脂，試驗該(gai)流量計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的(de)計量示值誤差(chà)及重複性。
3.1.2測試(shì)數據
結論:從圖(tú)3無油與常油的(de)比對測試中發(fā)現:
1)無油時，低溫(wēn)對計量影響較(jiao)小，計量示值誤(wu)差滿足設計要(yào)♈求。
 
2)常油的流量(liàng)計測試結果，小(xiǎo)流量負偏嚴重(zhong)，影響較大。
3)軸承(chéng)中的油是導緻(zhi)低溫性能負偏(piān)的重要因素。
3.2試(shi)驗二
3.2.1方案
　　該方(fang)案的目的是爲(wèi)驗證氣體渦輪(lun)流量計采用2号(hao)和3号油後🏃🏻‍♂️，不同(tóng)溫度下的計量(liang)性能。
　　采用目前(qian)性能較穩定的(de)、選擇性能一緻(zhì)的軸承，以消除(chu)軸承間🐉性能差(chà)别所帶來的影(ying)響，通過對2号和(hé)3号潤滑油🙇🏻進行(háng)❓以下兩組比對(dui)試驗，每組兩台(tai):
1） 清洗軸承使其(qí)沒有油脂，再添(tian)加2号潤滑油，在(zai)常溫下運行2h,保(bao)證加油後的軸(zhou)承性能滿足要(yao)求，試驗該流量(liàng)計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計量(liang)示值誤差及重(zhong)複性，結果如圖(tú)4。

 
2)清洗軸承使其(qí)沒有油脂，再添(tian)加3号潤滑油，在(zai)常溫下運行2h，保(bao)證加油後的軸(zhóu)承性能滿足要(yao)求，試驗該流量(liàng)計在🧡-25℃、-10℃、+20℃、+55℃下的計量(liang)示值誤差及重(zhong)複性，結果如圖(tú)4。
3.2.2測試數據
結論(lùn)，從圖4的比對測(ce)試中發現:
1)不同(tóng)特性的油對氣(qì)體渦輪流量計(jì)的計量示值誤(wu)差不🏒同。
2)通過使(shǐ)用3号油來潤滑(huá)，基本滿足設計(ji)要求。
4總結
　　通過(guò)以上試驗結果(guǒ)分析，發現氣體(tǐ)渦輪流量計受(shou)溫度影響的程(chéng)度不盡相同，主(zhǔ)要表現爲:相同(tóng)低溫下流量越(yue)小,負誤差就越(yuè)大;相同流量下(xià)溫度越低，負誤(wù)差越大;高溫下(xià)相同流量㊙️下，溫(wēn)度越高，正誤差(chà)就越大，但整體(ti)在合格範圍之(zhi)内。通過試驗分(fen)析，氣體渦輪流(liú)量計需要潤滑(huá)劑潤，滑才能長(zhǎng)時間的正💋常工(gōng)作，在低溫下會(hui)出現渦輪潤滑(huá)油低溫性能不(bú)好，導緻黏度變(biàn)化較大，阻力增(zeng)強，降低低溫下(xià)渦輪軸承的旋(xuán)轉速率，從而引(yǐn)起小流量受溫(wēn)度影響較大的(de)情況。從圖4的數(shù)據看，使用抗低(di)溫潤滑油可以(yi)🏃從一定程度上(shang)解❌決此類問題(tí)的發生，保證氣(qi)體渦輪流量計(jì)的誤差在合格(ge)範♌圍之内。
　　在實(shí)際低溫極限條(tiáo)件下的影響:①會(huì)對氣體渦輪流(liú)⛷️量🐉計的機💞械性(xìng)能産生一定的(de)影響，這是不能(neng)忽略✂️的。儀表生(sheng)産企業，應當充(chong)分考慮到這種(zhong)極限條件，在機(ji)械結構設計時(shi)降💁低低溫🐇對機(ji)械🚩部件的影響(xiǎng);②管道會産生冰(bīng)渣、冰顆粒,對渦(wō)輪流量計造成(chéng)沖擊、卡死等。建(jian)議⭐:①廠家應提供(gong)适當的抗低溫(wēn)潤滑油，用戶在(zài)使用時也⛹🏻‍♀️應當(dāng)按時加注☎️符合(hé)要求的專業潤(rùn)滑油;②在0℃以下的(de)管道應該增加(jiā)一些伴熱設備(bei)，保證🏃‍♀️管道溫度(du)不會太低💃，最好(hao)不要低于0℃。

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