摘(zhai)要:爲了解(jie)決氣體渦(wo)輪流量計(ji) 在不同溫(wen)度下出現(xian)計量偏差(cha)，特别是在(zai)極限溫度(du)-25℃下，計量🈚偏(pian)差尤其嚴(yan)重的問題(ti)，通過對比(bi)試驗與數(shu)據分👄析發(fa)現:①在不同(tong)溫度下，渦(wo)輪流量計(ji)的示值誤(wu)差曲線是(shi)不同的，基(ji)本變化爲(wei)随着溫度(du)的降低，示(shi)值誤差會(hui)☂️從正偏差(cha)轉爲負偏(pian)差，小流量(liang)表現明顯(xian);②通過選用(yong)抗低溫潤(run)滑油能夠(gou)極大改善(shan)低溫計量(liang)性能負偏(pian)差，基本解(jie)決低溫下(xia)💯計量不合(he)格問題。
　　天(tian)然氣作爲(wei)一種清潔(jie)、低排放的(de)高效能源(yuan)，已在我㊙️國(guo)大規模地(di)發展，與之(zhi)相關的天(tian)然氣流量(liang)計也在各(ge)行各業中(zhong)得到廣泛(fan)應用。氣體(ti)渦輪流量(liang)計作爲天(tian)然氣流量(liang)計🔆量的一(yi)種表具，使(shi)用量💃越來(lai)越大，使🐇用(yong)環境也📞是(shi)越來越複(fu)雜，從炎熱(re)的海南到(dao)寒冷的齊(qi)齊哈爾都(dou)有大量使(shi)用。氣體渦(wo)輪流量計(ji)有較好的(de)穩定性和(he)重複性，但(dan)北方地區(qu)有用戶反(fan)映經過溯(su)源後的儀(yi)表開🔱始使(shi)用正常，在(zai)天氣變冷(leng)後渦輪流(liu)☀️量計的計(ji)量出現👉了(le)計量不準(zhun)确的情況(kuang)。通常情況(kuang)下，氣體渦(wo)輪流量計(ji)的工作❗範(fan)圍較寬，一(yi)般情況🏒下(xia)溫度變化(hua)對計量性(xing)能👈的影響(xiang)較小。但在(zai)北方地區(qu)冬季的低(di)溫環境的(de)确影響到(dao)了氣體渦(wo)輪流量計(ji)的計量性(xing)能，從而容(rong)易在使用(yong)♌的過程中(zhong)産生計量(liang)、貿易結🔆算(suan)的糾紛。
1驗(yan)證氣體渦(wo)輪流量計(ji)在不同溫(wen)度下的計(ji)量性能
　　爲(wei)了更好地(di)了解氣體(ti)渦輪流量(liang)計在不同(tong)環境下的(de)計量性能(neng)，一套可以(yi)檢定渦輪(lun)流量在不(bu)同溫度和(he)濕度下的(de)計量性能(neng)的标準表(biao)法氣體流(liu)量檢定裝(zhuang)置。該裝置(zhi)的基本原(yuan)理爲:①将被(bei)檢流量計(ji)放置在可(ke)調整溫度(du)和濕度🚩的(de)實驗艙中(zhong)，而标準🏃‍♂️流(liu)量計放置(zhi)在恒溫恒(heng)濕車間，溫(wen)度在20℃左右(you)，再通過管(guan)道和熱交(jiao)換器與被(bei)檢💋流量計(ji)相連接;②流(liu)量計的瞬(shun)時流量通(tong)過變頻器(qi)控制，實現(xian)穩定流量(liang)的運行;③通(tong)過采集系(xi)統分别采(cai)集被檢🙇🏻流(liu)量計和标(biao)準流量的(de)脈沖信号(hao)、壓力值、溫(wen)度值;④最後(hou)，通過中心(xin)控制系統(tong)進行統一(yi)控制、計算(suan)，從而輸出(chu)檢定結果(guo);⑤設備的準(zhun)确度等級(ji)通過标準(zhun)表、壓變、溫(wen)變🈲等計量(liang)相關的設(she)備溯源🌍以(yi)及傳遞表(biao)的比對，驗(yan)證該裝置(zhi)滿足試驗(yan)的要求。
　　不(bu)同溫度氣(qi)體渦輪流(liu)量計的計(ji)量性能試(shi)驗方法:選(xuan)擇3台DN80的氣(qi)體渦輪流(liu)量計在-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫(wen)度下進行(hang)測試。
3台流(liu)量計檢定(ding)數據轉化(hua)爲線性如(ru)圖1。
 
從以上(shang)數據的線(xian)性圖看，得(de)出結論:
1)氣(qi)體渦輪流(liu)量計計量(liang)性能受環(huan)境溫度的(de)影響。
2)同台(tai)流量計在(zai)相同的流(liu)量點下，随(sui)着溫度越(yue)低，流量計(ji)量示值㊙️誤(wu)差負偏就(jiu)越大;溫度(du)越高，流量(liang)計示值誤(wu)差正🌏偏就(jiu)越大。
3)高溫(wen)下的示值(zhi)誤差影響(xiang)小于低溫(wen)下的示值(zhi)誤差影響(xiang)。
4)流量計在(zai)大流量條(tiao)件下，影響(xiang)比較小，基(ji)本滿足計(ji)量性能。
2影(ying)響因素分(fen)析
2.1氣體渦(wo)輪流量計(ji)的工作原(yuan)理
　　氣體渦(wo)輪流量計(ji)由整流器(qi)、葉輪、計量(liang)芯組件、油(you)泵磁耦合(he)、機械計數(shu)器、低頻脈(mo)沖發生器(qi)、殼體及體(ti)積修正儀(yi)組成，如圖(tu)2爲機械結(jie)構圖。工作(zuo)原理:當氣(qi)流進人流(liu)量計時💞，首(shou)先經♋過獨(du)立機芯的(de)✔️前導流體(ti)并加速。在(zai)流體的作(zuo)用下，由于(yu)渦👣輪葉片(pian)與☁️流體流(liu)向🔞成一定(ding)角度⛱️，此時(shi)渦輪産生(sheng)轉動力矩(ju)，在渦輪克(ke)服阻力矩(ju)和摩㊙️擦力(li)矩後開始(shi)轉動。當諸(zhu)力矩達到(dao)平衡時，轉(zhuan)速穩定。渦(wo)輪轉動角(jiao)速度與氣(qi)體工況流(liu)速成線性(xing)關系，并由(you)高🏃🏻‍♂️頻信号(hao)模塊輸出(chu)與工況體(ti)積流量成(cheng)正🔅比的脈(mo)沖信💃号，與(yu)壓力、溫度(du)傳感器所(suo)檢測的壓(ya)力、溫度信(xin)👉号一起輸(shu)出給體積(ji)修正儀進(jin)行計算處(chu)理，可實.現(xian)瞬時流量(liang)和累積總(zong)量的計量(liang)，加🎯溫度📧和(he)壓力補償(chang)時可實現(xian)标準狀态(tai)的瞬時流(liu)量和累積(ji)總💃量的計(ji)量。

 
2.2計量性(xing)能的影響(xiang)因素
　　根據(ju)氣體渦輪(lun)流量計的(de)計量原理(li)、計算公式(shi)，分析在不(bu)同溫度下(xia)，影響計量(liang)性能的變(bian)量有哪些(xie)，以便更好(hao)地找到根(gen)本原因。詳(xiang)細的公式(shi)和分析如(ru)下:
1)流量與(yu)頻率的方(fang)程:
 
式(1)中:qv一(yi)瞬時流量(liang),m³/h;f一脈沖頻(pin)率,
Hz;K一儀表(biao)系數，m-3。
2)渦輪(lun)流量計的(de)數學模型(xing):
 
　　式(2)中:Z一渦(wo)輪葉片數(shu);θ一流體流(liu)動方向與(yu)葉片的夾(jia)角;r一👣葉⚽片(pian)的平均半(ban)徑;A一流通(tong)截面積;ρ一(yi)流體密度(du)🈲;Trm一機械摩(mo)⭕擦阻力矩(ju);Trf一流體對(dui)渦輪的阻(zu)力矩。
由公(gong)式(1)與公式(shi)(2)得到:
 
　　當理(li)想狀态時(shi)，Trm=0，Trf=0,計量性能(neng)僅與儀表(biao)結構參數(shu)有關，與💛流(liu)量⭐變🐆化無(wu)關，儀表系(xi)數爲一常(chang)數。
　　當低溫(wen)條件下，計(ji)量準确度(du)出現偏移(yi)，儀表系數(shu)産🌂生變🆚化(hua)，說明Trm，Trf不爲(wei)零，所以低(di)溫性能的(de)主要影響(xiang)因素是摩(mo)擦阻力矩(ju)。而摩擦阻(zu)力矩主要(yao)有:軸承、軸(zhou)、軸承的潤(run)滑油等在(zai)高低溫情(qing)況🔆下的機(ji)械形變及(ji)性能的變(bian)化。因此，主(zhu)要研究内(nei)容如下:
a)通(tong)過選擇同(tong)一種軸承(cheng)，在不同溫(wen)度下，對有(you)油與無油(you)軸承性能(neng)的變化給(gei)渦輪流量(liang)計帶來的(de)計量性㊙️能(neng)影♌響進㊙️行(hang)研究。
b)通過(guo)采用同一(yi)種軸承，在(zai)不同的溫(wen)度下，對不(bu)同潤滑油(you)性能的變(bian)化給渦輪(lun)流量計帶(dai)來的計量(liang)性能影響(xiang)進行研究(jiu)。
3.1試驗一
3.1.1方(fang)案
　　該方案(an)的目的是(shi)爲驗證氣(qi)體渦輪流(liu)量計中的(de)軸承有無(wu)油的條件(jian)下的不同(tong)溫度下的(de)計量性能(neng)。
　　采用目前(qian)性能較穩(wen)定的、選擇(ze)性能一緻(zhi)的軸承，以(yi)消除💯軸🔱承(cheng)間性能差(cha)别所帶來(lai)的影響，對(dui)1号潤滑油(you)進行以下(xia)兩組比對(dui)試驗💃🏻，每組(zu)兩台:
1)常油(you):即對軸承(cheng)的油脂不(bu)做任何處(chu)理，試驗該(gai)流量計♍在(zai)🔞-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計量(liang)示值誤差(cha)及重複性(xing)。
2)無油:清洗(xi)軸承使其(qi)沒有油脂(zhi)，試驗該流(liu)量計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下(xia)的計量✨示(shi)值誤差及(ji)重複性。
3.1.2測(ce)試數據
結(jie)論:從圖3無(wu)油與常油(you)的比對測(ce)試中發現(xian):
1)無油時，低(di)溫對計量(liang)影響較小(xiao)，計量示值(zhi)誤差滿足(zu)設計要求(qiu)。
 
2)常油的流(liu)量計測試(shi)結果，小流(liu)量負偏嚴(yan)重，影響較(jiao)🔞大。
3)軸承中(zhong)的油是導(dao)緻低溫性(xing)能負偏的(de)重要因素(su)。
3.2試驗二
3.2.1方(fang)案
　　該方案(an)的目的是(shi)爲驗證氣(qi)體渦輪流(liu)量計采用(yong)2号和💚3号✂️油(you)後，不同溫(wen)度下的計(ji)量性能。
　　采(cai)用目前性(xing)能較穩定(ding)的、選擇性(xing)能一緻的(de)軸承，以🌈消(xiao)除🐉軸承🈲間(jian)性能差别(bie)所帶來的(de)影響，通過(guo)對2号和3号(hao)潤滑油進(jin)行以下兩(liang)組比對試(shi)驗，每組兩(liang)台:
1） 清洗軸(zhou)承使其沒(mei)有油脂，再(zai)添加2号潤(run)滑油，在常(chang)溫下運行(hang)2h,保證加油(you)後的軸承(cheng)性能滿足(zu)要求，試驗(yan)該流量計(ji)在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計(ji)量示值誤(wu)差及重複(fu)性，結果如(ru)圖❄️4。

 
2)清洗軸(zhou)承使其沒(mei)有油脂，再(zai)添加3号潤(run)滑油，在常(chang)溫下運行(hang)💃2h，保證🍉加油(you)後的軸承(cheng)性能滿足(zu)要求，試驗(yan)該✍️流量計(ji)在-25℃、-10℃、+20℃、+55℃下的計(ji)量示值💃🏻誤(wu)差及重複(fu)性，結果如(ru)圖4。
3.2.2測試數(shu)據
結論，從(cong)圖4的比對(dui)測試中發(fa)現:
1)不同特(te)性的油對(dui)氣體渦輪(lun)流量計的(de)計量示值(zhi)誤差🍉不同(tong)👨‍❤️‍👨。
2)通過使用(yong)3号油來潤(run)滑，基本滿(man)足設計要(yao)求。
4總結
　　通(tong)過以上試(shi)驗結果分(fen)析，發現氣(qi)體渦輪流(liu)量計受溫(wen)度影響的(de)程度不盡(jin)相同，主要(yao)表現爲:相(xiang)同低溫下(xia)流量越小(xiao),負誤差就(jiu)越大;相同(tong)流量下溫(wen)度越低，負(fu)誤差🥵越大(da);高溫下相(xiang)🚶同流量🔞下(xia)，溫度💋越高(gao)，正誤差就(jiu)越大，但整(zheng)體在合格(ge)範圍之内(nei)。通過試驗(yan)分析，氣🏃🏻體(ti)渦輪流量(liang)計需要潤(run)滑❗劑潤，滑(hua)才能長時(shi)間的正常(chang)工作，在低(di)溫下會出(chu)現渦輪潤(run)滑油低溫(wen)性能不好(hao)，導緻黏度(du)變化較大(da)，阻力增強(qiang)，降低低溫(wen)下渦輪🙇‍♀️軸(zhou)承的旋轉(zhuan)速率，從☁️而(er)引起小流(liu)量受📧溫度(du)影響較大(da)的情況。從(cong)圖4的數據(ju)👈看，使用抗(kang)低溫潤滑(hua)油🈲可以從(cong)一定程度(du)上解🌈決此(ci)類問題的(de)發生，保👣證(zheng)氣體渦🔴輪(lun)流量計的(de)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻誤差在合(he)格⛹🏻‍♀️範圍之(zhi)内。
　　在實際(ji)低溫極限(xian)條件下的(de)影響:①會對(dui)氣體渦輪(lun)流量計☂️的(de)機械🧑🏾‍🤝‍🧑🏼性能(neng)産生一定(ding)的影響，這(zhe)是不能忽(hu)略💯的。儀🧑🏽‍🤝‍🧑🏻表(biao)生産企業(ye)，應當充🏒分(fen)考慮到這(zhe)種極限條(tiao)件，在機械(xie)結構設計(ji)時降🔆低低(di)溫對機械(xie)部件的影(ying)響👣;②管道會(hui)産生冰渣(zha)、冰顆粒,對(dui)渦輪流量(liang)計🧡造成沖(chong)擊♌、卡死等(deng)。建議:①廠家(jia)應提供适(shi)當的抗低(di)溫潤滑油(you)，用戶在使(shi)用時也應(ying)當按時加(jia)注符合要(yao)求的專業(ye)潤滑油;②在(zai)0℃以下的管(guan)道應該增(zeng)加一些伴(ban)熱設備，保(bao)證🧡管🐪道溫(wen)度不會太(tai)低，最好不(bu)要低于0℃。

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