摘要(yao):通過對1台DN80氣體渦(wō)輪流量計
在1m³/h~1.5max流量(liàng)範圍内進行實驗(yàn)，得出氣體渦輪流(liu)量計的儀表🤞系🔱數(shu)K與流量qr.之間的特(te)性曲線,表明在0.8qmin以(yǐ)下儀表系🌐數不🐆穩(wěn)定💯，流量計超差:在(zài) qmax~1.5max範圍内儀表系數(shù)穩定性好，流量計(ji)精度高，由此說⭕明(ming)實驗所選型号的(de)氣體渦輪流量計(jì)，儀表系數在标稱(chēng)流量範圍以外☔仍(réng)有可能滿足計量(liang)要求，特别是大于(yú)标稱流量上限後(hou)儀表系數仍然穩(wen)定,在學🌈術研究領(lǐng)域擴展了思路，也(ye)爲選型應🈚用提供(gòng)了借鑒的經驗。
氣(qi)體渦輪流量計具(jù)有精度高、測量範(fan)圍寬、重複性好、壓(yā)力損🚶♀️失小、耐高壓(yā)、多種顯示方式、安(an)裝維修方便、耐腐(fu)蝕等優點叫已被(bei)廣泛應用于天然(ran)氣貿易🔆結算計量(liang)，甚至還作爲量值(zhi)傳遞的标準儀表(biao)。
根據其計量原理(lǐ)，流量計的傳感器(qì)應有一個經标準(zhun)裝置檢定給出的(de)儀表系數，其精度(dù)和流量範圍必須(xū)✏️滿足流量計技術(shu)規💛範的要求，正确(que)的儀表系數值是(shi)保證流量計計量(liàng)精度的基本保證(zheng)。在理想狀态下，也(ye)就是假定🔱渦輪處(chù)于勻速運動🎯的平(píng)衡狀♉态,機械摩擦(ca)阻力矩和流體阻(zu)力矩都足夠小甚(shen)至㊙️可以忽略不計(ji)的狀态,儀表系數(shu)與流量的關💃🏻系爲(wèi)(1)式:
式中:f爲脈沖頻(pin)率:qv爲流體體積流(liú)量;Z爲渦輪葉片數(shù):θ爲葉片結構✔️角;A爲(wei)流通截面積;r爲葉(ye)片平均半徑.
可見(jiàn)，理想特性僅與渦(wo)輪流量計的結構(gou)參數有關，與流體(tǐ)的流動狀況無關(guan),儀表系數爲一個(gè)常數，在K-qv圖上爲一(yī)平行👌于橫軸的❄️直(zhí)線。
在已報道的很(hen)多文獻及書籍中(zhōng)，作者都通過建立(li)數學模型來對氣(qi)體渦輪流量計的(de)工作特性進行較(jiào)爲詳細地分析與(yu)描述、但在實際應(yīng)用的過程中🔅儀表(biao)系數K與流量qv之間(jiān)呈現出來的關系(xi)究竟是否符合已(yǐ)有的結論呢?而對(duì)于标💯稱流量範圍(wéi)之外,尤其是當實(shi)際流量超出标稱(cheng)流量上限後，儀表(biao)系數❌與流量之間(jian)的關系又呈現什(shí)麽樣的狀态呢?目(mu)前🧑🏽🤝🧑🏻這方面還✂️鮮有(you)人進行研究。對此(ci)基😘于以下實驗進(jìn)行相關分析。
1實驗(yan)方案
1.1環境條件
溫(wen)度24~25℃,相對濕度30%~35%，大氣(qi)壓力94~95kPa,采用表後取(qǔ)壓。
1.2實驗設計
實驗(yàn)選用了1台DN80的氣體(ti)渦輪流量計，其标(biao)稱流量範圍爲20~400m³/h,精(jīng)度等級爲1.0級。由于(yu)實驗是研究性的(de)而不是對流量計(jì)的檢定，并考慮到(dào)實驗用臨界流噴(pen)嘴氣體流量标準(zhǔn)裝置實際情況，将(jiāng)流量檢定範圍确(què)定爲例!:1m³/h~1.5qmax即1~600m³/h，在流量(liàng)範圍🧑🏽🤝🧑🏻内埃勻選取(qǔ)35個流量點,共進行(hang)👈188組實驗,得到的流(liu)量計K-qv曲線如圖1所(suǒ)示。
2數據分析
由表(biao)1實驗數據知，在1m³/h時(shí)無信号輸出，2m/h時開(kāi)始有流量，說明其(qi)始動流量在1~2m³/h之間(jian)間。在流量計的流(liu)量大于始動流量(liang)而小于傳感器流(liu)量下限的情況下(xià)，儀表系數K随着流(liú)量qv的增大🌏而迅速(sù)增大，此時流體處(chu)于✨層流流動狀态(tài),其特性受軸承摩(mó)擦力、流體黏性阻(zǔ)力影響較大🐪B!:當流(liú)量低于0.8qmin時，儀表系(xi)數随着流量迅✏️速(su)變化，其測☎️量誤差(chà)在流量計的允差(chà)範圍外，儀表系數(shù)本身🌂不準确,不能(neng)作爲實際檢🥵測流(liu)量.
儀表系數K在30m/h處(chu)出現峰值,該點爲(wei)層流與紊流的交(jiāo)界點，在此之後流(liu)體處于紊流狀态(tài)，儀表系數則開始(shi)呈現出常數的特(te)征，當流體黏度确(què)定時，儀表系數與(yǔ)傳感器的結構尺(chi)寸有關;而在qmax~1.5qmax的🐕流(liu)量範圍内，儀表系(xi)數仍然具有💘非常(cháng)好的穩定性。具體(ti)儀表系🔞數及線性(xing)度♻️、重複性列于表(biǎo)1.
依據JJG1037-2008(渦輪流量計(jì))國家計量檢定規(guī)程，渦輪流量計的(de)儀表系數K,線性度(du)EL和重複性E,分别定(dìng)義爲:
式中:(E)爲第i個(gè)測量點的系數重(zhòng)複性;Kr爲.第i個流量(liang)點的平均儀表系(xì)數:n爲第i個流量點(dian)的測量次數:Kij爲第(dì)i個流量點第j次測(ce)量得到的儀表系(xi)數值;`K爲流量計儀(yí)表系數值;(Ki)max爲各流(liú)量點系數Ki中最大(da)值:(Ki)min爲各流量點系(xì)數K中最小值:EL爲線(xiàn)性度。
從表1中數據(jù)可以看出，在qmin~0.2qmax的流(liu)量範圍内，儀表系(xi)數📱出🔅現峰值,線性(xing)度爲0.590%,重複.性爲0.069%，其(qí)測量誤差已在允(yun)差範🌈圍内(±2%)，符合流(liu)量計精度要求:在(zai)0.2qmax~1.5qmax的流量範圍内，儀(yí)表系㊙️數始終處于(yú)穩定的狀态,尤其(qí)是在 qmax~1.5q,max的流量✌️範圍(wei)内，線性度僅爲0.109%，重(zhong)複性高🌈達0.046%,儀表系(xi)數變化幅度非常(cháng)小，流量計的測量(liàng)正确率就非常高(gāo)。
3結論與讨論
實驗(yan)通過對不同流量(liang)範圍内儀表系數(shu)與流量關系的研(yán)💋究，可以看出,渦輪(lun)流量計儀表系數(shù)可以分爲兩段"即(jí)線性段和非線性(xing)段，非線性段内儀(yí)表系數随流量變(biàn)化有較大變化，線(xian)性段儀表系數也(ye)有一定變化，但幅(fu)度非常小，而在qmax~1.5qmax的(de)範圍内,儀表系數(shù)仍然處于非常穩(wen)定的狀态，該實驗(yan)結論是其他研究(jiū)中沒有涉⭐及到的(de)，對渦輪流☎️量計的(de)實際應用具有一(yī)定的參考意義。
從(cong)流量計的使用壽(shou)命方面考慮，對于(yú)每日儀表實際運(yùn)行時間不超過8h的(de)斷續工作場合,選(xuan)擇實阿使用時最(zuì)大流量的1.3倍作爲(wèi)流量範圍上限，對(duì)于每日🌐儀表實際(ji)運行時間不低于(yú)8h的連續工作場合(he)，選擇實際使用時(shí)最大流✉️量的1.4倍作(zuo)爲流量範圍上限(xian)，而儀表下限流量(liàng)以實際使用最小(xiǎo)流量的0.8倍爲合适(shi)📐隊本次實驗結果(guo)也證明在這些流(liú)量範圍内儀表系(xi)數是符合檢測精(jing)度要求的。
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