摘要：在一(yi)個體積管标(biāo)準裝置上對(dui)一種新型渦(wō)輪流量計 的(de)計量性能進(jìn)行了試驗研(yan)究。和傳統渦(wo)輪流量計不(bú)同⛱️,該新型渦(wō)輪流量計的(de)葉輪采用3葉(ye)片長螺旋形(xing)結🚶‍♀️構,且沒有(you)軸,軸承直接(jiē)套在葉輪罩(zhao)上。試驗結果(guo)表明,通過葉(ye)輪結構.上的(de)改⛷️進.流量計(ji)的抗流動幹(gàn)擾能力明顯(xian)增強,不過由(yóu)于該流量計(jì)的葉輪較☔大(dà)，小流量時流(liu)量計儀表🐉系(xì)數受到流體(tǐ)黏性阻力和(hé)軸承摩擦💃阻(zu)力影響要比(bǐ)大🚩流量時的(de)影響大因此(cǐ).在量程範圍(wei)内依據檢定(dìng)規程計算得(de)到流量計的(de)最大示值誤(wù)差爲✔️0.2069,但重複(fu)性非常好,爲(wei)🈲0.077%。利用分段插(chā)值方法📱對流(liú)量計的💋儀表(biao)系數進行修(xiu)正後重新進(jin)行試驗.試驗(yàn)結果表明該(gāi)修正方法取(qu)得較好的效(xiào)果,流量計㊙️的(de)相對示值誤(wù)差在+0.3%内。
0引言(yán).
　　渦輪流量計(ji) 屬于速度式(shì)流量計,具有(yǒu)測量準确度(dù)高、複現性和(he)穩定💘性均📞好(hǎo)等優點,而廣(guang)泛應用于石(shi)油、化工、電力(lì)等領域,并被(bèi)應用于貿易(yì)計量”。但是渦(wō)輪流量計的(de)計量特性易(yi)受到來流的(de)速度分布和(he)旋轉流的影(ying)響(3-61,限制了其(qí)在安裝空間(jiān)受限的場合(he)使用。
　　筆者在(zài)傳統渦輪流(liu)量計的基礎(chu)上,通過對葉(yè)輪的改🧑🏽‍🤝‍🧑🏻進設(she)計🛀，采用3葉片(pian)長的螺旋形(xíng)葉輪結構,使(shǐ)流量計的抗(kang)流動幹🚩擾能(néng)力得到了極(jí)大的改善。本(ben)文對該新型(xing)渦輪流量計(ji)的計量性能(néng)在一一個用(yong)于檢定容積(jī)式🏃🏻‍♂️流量計的(de)體積管标準(zhǔn)裝置上🏒進行(háng)了試💁驗研究(jiū),并對試驗結(jie)果進行了分(fèn)析。
1新型渦輪(lun)流量計結構(gou)
　　渦輪流量計(ji)内的葉輪是(shì)流量信号檢(jiǎn)測部件,其作(zuò)用是把流體(ti)動能轉換成(cheng)機械能，通過(guo)葉輪旋轉，在(zài)葉片.上取出(chū)與🌈流量成正(zheng)比的頻率信(xìn)号。與傳統渦(wo)輪流量🔴計不(bu)同,該新型渦(wō)輪流⛷️量計的(de)葉輪采用的(de)❓是3葉片長螺(luo)旋型結構,葉(ye)輪外加一一(yi)個♌葉輪罩;葉(yè)輪罩加工成(cheng)爲兩端對稱(chēng)的台階形式(shì),其中間部分(fèn)和流量計内(nei)殼之間的間(jiān)隙非常小，隻(zhī)有0.1~0.2mm;葉輪輪毂(gū)兩端采用半(bàn)橢球形結構(gou),以緩和流量(liàng)計進、出口速(sù)度🔞分布的急(ji)劇變化🈲，提高(gāo)葉輪旋轉穩(wěn)定性以及降(jiang)低壓力損失(shi)。另外,該流量(liang)計沒有轉軸(zhou),軸承直接套(tao)✍️在葉輪罩上(shàng),軸承的定位(wèi)通過前、後導(dao)流架和葉輪(lun)🈲罩上的台階(jiē)來實現。這種(zhong)結構設計的(de)優點是簡單(dān)、便于安裝維(wéi)護,在加工工(gōng)☂️藝上易于實(shí)現既定的公(gong)差要求，從而(ér)确保葉輪在(zai)殼體内平穩(wen)轉動。由于葉(ye)輪結構的改(gǎi)進.新型渦輪(lun)流量計的計(ji)量特性上☔也(ye)表現出了與(yǔ)傳統渦輪流(liú)量計的不同(tóng)之處。一是由(yóu)🏒于該流量計(jì)的葉輪尺寸(cùn)較大,葉輪需(xu)要較大流量(liang)推動才開始(shǐ)轉動，故始動(dong)流量較大;而(er)且小流量時(shi),作用在葉輪(lún)上的流體粘(zhan)性阻力矩和(he)軸承摩擦力(lì)矩對流量計(jì)葉輪的旋轉(zhuǎn)速🍉度的影響(xiǎng)要比大流量(liang)時嚴重得多(duo),因此,流量計(ji)的儀表系數(shu)在整個量程(chéng)❓範圍内的線(xiàn)🌈性度不好,需(xū)要對儀表系(xi)數進行修正(zheng)🈲。二是葉輪具(jù)有很強的“整(zheng)👄流”作用因,主(zhǔ)要是由于螺(luo)旋形葉輪結(jié)構能産生很(hen)強的漩渦作(zuò)用.加速和增(zeng)大了葉輪結(jie)構内的紊流(liu)混合作用,實(shí)現了能在較(jiào)短距離内将(jiāng)含㊙️有不同流(liu)動幹擾量的(de)流速整流成(chéng)爲相同的流(liú)速分布。三🚩是(shì)流量計的流(liú)通能力降低(dī)✨，因此,壓力損(sǔn)失也要比傳(chuan)😄統渦輪流量(liang)計的壓力損(sun)失大。新型渦(wo)輪流量計結(jié)構示意圖如(rú)㊙️圖1所示

2試驗裝置
　　液(ye)體标準流量(liàng)裝置爲LJG41型球(qiú)式雙向體積(ji)管檢定裝置(zhi)。該标準體積(ji)管的流量範(fàn)圍爲1~50m3/h,重複性(xìng)優于0.2%,準确度(du)爲0.035%,标準體積(jī)爲99.1344L。需要說明(ming)的是該檢定(ding)裝置主要是(shi)用于容積式(shi)㊙️流量計的檢(jiǎn)定,因此,在安(an)裝被檢流量(liàng)計管段上遊(yóu)并沒有足夠(gou)長的直管段(duàn)🌏,其上遊直㊙️接(jie).連接一個球(qiu)閥，緊接着連(lián)接一個T型管(guan)路。主要是想(xiǎng)利用這樣的(de)流量檢定裝(zhuāng)置來檢驗該(gai)新型渦輪流(liu)量計是否具(jù)有容積式流(liú)量計的✍️計量(liàng)特點，即其上(shang)、:下遊無需直(zhi)管段🚶。
　　該試驗(yàn)裝置檢定流(liu)量計的流程(cheng)如圖2所示。進(jìn)行流量🈲計檢(jiǎn)定時,根據JJG1037--2008《渦(wo)輪流量計檢(jian)定規程》9)的要(yao)求，在流量⚽計(jì)的上遊安裝(zhuang)壓力傳感器(qì),在流量計的(de)下遊安裝溫(wen)🌐度傳感器。渦(wō)輪👄變送器與(yǔ)計算機采用(yong)屏蔽電纜連(lian)接。爲了便于(yu)調節流量♍,同(tóng)時把變送器(qi)與流量積算(suàn)儀連接,根據(ju)積算🔱儀的瞬(shùn)時流✔️量顯示(shi)，調節💋每個檢(jian)定點流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量的(de)大小，保證每(mei)個檢定點的(de)🐇流量符合檢(jian)定規程的要(yào)求。
3試驗結果(guǒ)及分析
3.1基本(ben)性能試驗研(yán)究
　　該新型渦(wō)輪流量計的(de)設計技術指(zhǐ)标如下:公稱(cheng)直徑爲50mm,流量(liàng)範圍爲6~30m'/h,計量(liang)準确度爲0.3級(ji),重複性優于(yu)0.1%試驗介⚽質爲(wèi)0号柴油,其運(yun)動❄️粘度爲3.6×10-6m2/s(20℃),環(huan)境溫度爲9℃,相(xiàng)對濕度爲65%。依(yī)據渦💰輪流量(liàng)計檢定規程(cheng)中的要求選(xuan)擇了6個流量(liang)點進行試驗(yan),每個流量點(diǎn)的試驗次數(shù)爲6次。試驗時(shi)同時記錄每(měi)個流量點的(de)檢定條件。例(lì)如💛,對試驗流(liú)量爲21m3/h時記錄(lù)的試驗條件(jian)如下:體積⭕管(guǎn)液溫平均值(zhí)爲10.2℃,體積管表(biao)壓平均值爲(wei)0.26MPa,流量計處液(yè)溫平均值爲(wei)10.0℃,流量計處🔱表(biǎo)壓平均值爲(wei)0.2MPa。
　　結合試驗數(shù)據,流量計的(de)儀表系數、示(shi)值誤差.和重(zhong)複💚性的🔴計算(suàn)♌過程如下.
1)檢(jian)定條件下體(tǐ)積管的實際(jì)體積的計算(suan):

　　式中:Vij爲第i檢(jiǎn)定點第j次檢(jiǎn)定時标準體(tǐ)積管處的實(shi)際體積;Va爲标(biao)準體積管的(de)标準體積;D爲(wei)标準體積管(guan)的内徑;e爲标(biao)準體積管的(de)✊厚度;E爲标準(zhǔn)體積管材料(liào)🔞的彈性模量(liang);(pa)ij爲第i檢定點(dian)第j次檢定時(shí)标準體積管(guǎn)處液體壓力(lì);β。爲标準體積(jī)管的🏃體膨脹(zhang)系數,(?s)ij爲第i檢(jiǎn)定點第j次檢(jiǎn)定時标準體(tǐ)🔞積管處液體(tǐ)溫度。
2)每個檢(jiǎn)定點每次檢(jiǎn)定時儀表系(xì)數的計算:

　　式(shi)中:Kij爲第i檢定(dìng)點第j次檢定(ding)時所得的儀(yi)表系數;N;爲🚩第(di)i檢定點第j次(cì)檢定時流量(liang)計顯示儀表(biao)測得的脈沖(chòng)數;(?m)ij爲第😄i檢定(ding)🐆點第🔆j次檢✌️定(ding)時流量計處(chu)的液體溫度(dù);(pm)ij爲第☎️i檢定點(diǎn)☎️第j次檢定時(shí)流量計處的(de)液體表壓力(lì);β爲檢定用液(ye)體在檢定狀(zhuang)态下的體膨(peng)脹系數;κ爲檢(jiǎn)定用液體在(zai)檢定狀态下(xia)的壓縮系🌈數(shu)。
3)每個檢定點(diǎn)儀表系數的(de)計算:

　　表1爲6個(ge)流量檢定點(diǎn)的試驗數據(jù)依據式(1)至式(shì)(4)最後計算得(dé)到的每個檢(jiǎn)定點的儀表(biao)系數和重複(fu)性。然🈲後分别(bie)依據式(6)計算(suan)得到該流量(liàng)計的最大示(shì)值誤差爲0.2069。試(shi)驗結果🐆說明(míng)該🐕新型渦輪(lun)流量計的線(xiàn)性度非常不(bu)好🛀,但流量計(jì)的重複性非(fēi)常好,爲0.077%,故可(kě)對該流量計(jì)的儀表系數(shu)進行非線性(xing)修正,以擴大(da)其量程範圍(wei)0。另外,較好的(de)測量重複性(xing)說明了該新(xin)型渦淪流量(liàng)計💰具有較好(hao)的抗流動幹(gàn)擾能力,與文(wén)獻[7]中的🔆研究(jiū)結論是相一(yi)緻的。

3.2儀表系(xi)數修正
　　現有(you)速度式流量(liàng)計的儀表系(xi)數非線性修(xiū)正常用🌏的方(fāng)法有線性插(cha)值法、三次樣(yàng)條插值法和(he)最小二☂️乘法(fa):1-12]。考慮🍉到新💰型(xing)渦輪流👈量計(jì)流量Q與儀表(biao)系數K的💜關系(xi)曲🐕線爲單調(diào)遞增關系，較(jiao)适合采用線(xian)性插值方法(fǎ)進行⛱️修正。以(yi)流🤞量計檢定(ding)💋點作爲插🏃🏻值(zhí)函數的節點(diǎn)，即各檢定流(liu)量點Qi(i=0,1,.5)對🐕應的(de)儀表系數爲(wèi)Ki(i=0,1,.5),采取分段插(cha)值對其他流(liú)量點的儀表(biao)系數進行修(xiu)正，具體的計(ji)算表式爲:

　　爲(wèi)了考察流量(liàng)計儀表系數(shù)修正效果,将(jiāng)6個檢定點的(de)儀表系❄️數現(xiàn)場寫人流量(liang)積算儀，然後(hòu),在體積管标(biao)準裝置上選(xuǎn)擇10個非檢定(dìng)流量點進行(háng)試驗,所得到(dào)的試驗結果(guo)如表2所⁉️示。Q表(biǎo)是流量積算(suan)儀的顯示值(zhí),Q标是标準裝(zhuang)置的示值,8。是(shì)兩👈者的相對(dui)誤差,具體的(de)計算公式爲(wèi):

　　結果表明,通(tōng)過儀表系數(shu)非線性修正(zhèng)，流量計.的相(xiang)對🔞示值誤差(cha)在+0.3%之内,故實(shí)現了既定的(de)設計要求。
4結(jié)論
　　在體積管(guǎn)标準裝置上(shàng)對一新型渦(wō)輪流量計的(de)計🛀量👅性能進(jìn)行了試驗研(yan)究。試驗結果(guo)表明，由于該(gāi)新型渦輪流(liu)量計的葉輪(lun)采用了3葉片(piàn)長螺旋形結(jie)構,使流量計(ji)在抵抗來流(liú)☂️速度畸變對(dui)計量特性的(de)影響方面得(de)到了明顯的(de)改善,不過也(ye)導緻🤟了流量(liang)計♍的線性度(du)非常差,但流(liú)量計的重複(fú)性非常好。試(shi)驗結果同時(shí)也表🤟明,通過(guò)采用非線性(xing)修正後在全(quán)量💁程範圍内(nèi)該新型🚶‍♀️渦淪(lun)流量計的計(ji)量準确度等(deng)級可達0.3級,從(cong)而爲安裝空(kong)間受限場合(he),例如機動油(yóu)料裝備上,提(ti)供了高精度(dù)的流量㊙️計量(liang)裝置。

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