【摘要(yao)】在氣體渦(wo)輪流量計(ji) 實際應用(yong)的基礎上(shang)，氣體渦輪(lun)流量計的(de)性能特點(dian)📐，分析了影(ying)響氣體渦(wo)輪流量計(ji)精度的各(ge)種因素，并(bing)基于🐪該精(jing)度測量了(le)氣體💁渦輪(lun)流量計，總(zong)結了提高(gao)數據正确(que)率的🍓基礎(chu)方法。
一、引(yin)言
　　儀器的(de)精度一般(ban)有準确度(du)、正确度和(he)精密度。準(zhun)确度A是檢(jian)測真實值(zhi)和結果二(er)者的相同(tong)程度，并且(qie)由🎯A=ε±U表示，其(qi)中U是不确(que)定🔴性系統(tong)誤差±e和随(sui)機不确定(ding)度ΔM綜合的(de)不确定性(xing)。精度是測(ce)量結果的(de)系統誤差(cha)程度。由于(yu)系統誤差(cha)E包括兩部(bu)分，确定的(de)系統誤差(cha)和未定義(yi)的系🤟統誤(wu)差±e，所以精(jing)度可以表(biao)示爲E=±e。測量(liang)精☔度高，精(jing)度等級可(ke)達1級、1.5級。測(ce)量💔範圍寬(kuan)度，測量範(fan)圍寬度一(yi)般爲1:20。
二、機(ji)械摩擦與(yu)流體阻力(li)對精度的(de)影響
(一)氣(qi)體渦輪流(liu)量計的數(shu)學模型
　　用(yong)于渦輪機(ji)的轉矩一(yi)般分爲由(you)流過渦輪(lun)機的流體(ti)産生的驅(qu)動轉矩Tr。由(you)渦輪機表(biao)面流動的(de)流體引起(qi)的粘性摩(mo)擦以及㊙️渦(wo)輪機軸和(he)軸承，齒輪(lun)和齒輪🌐施(shi)加到渦輪(lun)機的機械(xie)摩擦力矩(ju)Trm。當流體通(tong)過渦輪機(ji)時流向渦(wo)輪機的流(liu)體阻力轉(zhuan)矩Trf和渦🛀🏻輪(lun)機中的磁(ci)電轉換器(qi)産生的電(dian)磁反沖轉(zhuan)矩Tre。
(二)機械(xie)摩擦阻力(li)矩Trm對精度(du)的影響
　　對(dui)于真正的(de)氣體渦輪(lun)機流量計(ji)，渦輪機必(bi)須首先通(tong)過♌靜摩擦(ca)的阻礙力(li)矩才能旋(xuan)轉，克服渦(wo)輪靜摩🏃擦(ca)扭矩所需(xu)的最小值(zhi)稱♈爲流量(liang)計的初始(shi)流量qvmin。如果(guo)流量計小(xiao)于qvmin，則渦輪(lun)☀️不會旋轉(zhuan)，并且不會(hui)輸出脈沖(chong)信号。當流(liu)量等于起(qi)始流量🈚時(shi)，渦輪機啓(qi)動，但此🧑🏾‍🤝‍🧑🏼時(shi)的角速度(du)非常小，并(bing)且流體阻(zu)力轉矩Trf的(de)影響可忽(hu)略不計。
(三(san))流體阻力(li)矩Trf對精度(du)的影響
　　當(dang)流量大于(yu)初始流量(liang)的時候，渦(wo)輪機旋轉(zhuan)角速度随(sui)着流量增(zeng)♉加而增加(jia)，并且影響(xiang)流量計精(jing)度的主🏃🏻要(yao)原因變成(cheng)了⛹🏻‍♀️由流體(ti)産生的牽(qian)引扭矩Trf。
1.層(ceng)流流動狀(zhuang)态時的流(liu)量計特性(xing)
　　在層流狀(zhuang)态下，流體(ti)流動阻力(li)與流體粘(zhan)度μ和渦輪(lun)機旋轉角(jiao)速度ω成正(zheng)比。ω與流體(ti)流量成正(zheng)比。
　　在層流(liu)狀态下，儀(yi)器系數K與(yu)流體粘度(du)μ的變化有(you)關。如果粘(zhan)度不變，則(ze)随着流量(liang)qV的增加儀(yi)器系數K也(ye)将🐇增加。
2.紊(wen)流流動狀(zhuang)态時的流(liu)量計特性(xing)
　　在湍流狀(zhuang)态下，流體(ti)的流動阻(zu)力與其密(mi)度ρ和速度(du)qV成正比。此(ci)‼️刻，不可以(yi)算出流體(ti)粘度的影(ying)響。
三、提高(gao)精度的方(fang)法
(一)減少(shao)機械阻力(li)
　　首先，應該(gai)完成渦輪(lun)機的平衡(heng)，因爲如果(guo)渦輪機的(de)質量中心(xin)不在軸上(shang)，則渦輪機(ji)本身的重(zhong)量會爲軸(zhou)💋承增加額(e)外的慣性(xing)❌力矩，爲了(le)提高流量(liang)計流量低(di)時的精度(du)，需要提高(gao)加工品質(zhi)，降低機械(xie)摩擦阻力(li)。
(二)克服流(liu)體阻力的(de)影響
　　首先(xian)，氣動渦輪(lun)機的表面(mian)應平滑以(yi)減少氣體(ti)和渦輪機(ji)🌂之間的粘(zhan)性摩擦。其(qi)次，根據Trf=C1μqv的(de)特性和層(ceng)流狀态Trf中(zhong)的流📐體阻(zu)力矩，随着(zhe)⛱️qv的增加儀(yi)器系數K也(ye)增加。另外(wai)，渦😄輪葉片(pian)的重疊率(lü)不宜過高(gao)。否則流體(ti)阻力将會(hui)非常高，流(liu)量計的測(ce)量精🔆度也(ye)會降🍓低。
(三(san))減少漏氣(qi)對氣體渦(wo)輪流量計(ji)精度的影(ying)響
　　流向葉(ye)片的驅動(dong)扭矩Tr變小(xiao)，影響流量(liang)計的精度(du)。所以🏃🏻，氣動(dong)渦🥰輪💃🏻機與(yu)内壁之間(jian)的間隙通(tong)常小于0.5至(zhi)1mm。重疊系數(shu)通常用于(yu)指示兩個(ge)相鄰渦輪(lun)葉片相互(hu)重疊的程(cheng)度。重複的(de)元素不應(ying)該太小。否(fou)則，洩漏增(zeng)加，重疊因(yin)子通常從(cong)1－1.1中選擇。
四(si)、壓力、溫度(du)及壓縮系(xi)數的修正(zheng)
　　氣體的體(ti)積與壓力(li)、溫度和壓(ya)縮系數有(you)關。氣體渦(wo)輪💘流量計(ji)必須通過(guo)壓力和溫(wen)度校正将(jiang)在運行條(tiao)件下測量(liang)的體積轉(zhuan)🛀換爲标準(zhun)條件下的(de)體積值。當(dang)氣體溫度(du)較低并且(qie)壓力較高(gao)時，必須考(kao)慮壓縮因(yin)💜子的影響(xiang)，以确保高(gao)精度的氣(qi)體流量測(ce)量。
(一)壓力(li)、溫度修正(zheng)的必要性(xing)
　　流量計的(de)校準溫度(du)設置爲25°C，設(she)壓力爲0.1MPa。在(zai)氣體介質(zhi)的現實操(cao)作💋溫度爲(wei)0℃，氣壓爲0.1MPa時(shi)，忽略溫度(du)的影響會(hui)📐導緻以下(xia)✔️誤差:

　　在氣(qi)态介質溫(wen)度的實際(ji)操作中，測(ce)量值爲25°C，壓(ya)力爲0.105MPa，如果(guo)流量計溫(wen)度在25°C，0.1MPa壓力(li)下校準，則(ze)會導緻忽(hu)略壓力的(de)👉誤差:

　　忽略(lue)溫度和壓(ya)力的影響(xiang)，發生較大(da)的誤差，因(yin)此有♍必要(yao)🧡對溫度🔞和(he)壓力進行(hang)校正，壓力(li)傳感器和(he)溫度傳感(gan)🛀🏻器盡可能(neng)使用高精(jing)度産品。如(ru)果流量計(ji)的精度爲(wei)1%，則溫度傳(chuan)感器的‼️精(jing)度必須高(gao)于🔆0.2°C，壓力傳(chuan)感器❌的精(jing)度必須高(gao)于0.2%。
(二)修正(zheng)氣體壓縮(suo)系數
1.壓縮(suo)系數修正(zheng)的必要性(xing)
　　壓縮系數(shu)是測量實(shi)際氣體接(jie)近理想氣(qi)體程度的(de)參數。壓縮(suo)因子随着(zhe)溫度和壓(ya)力而變化(hua)，并且一般(ban)來說該功(gong)💋能通🌐過比(bi)較壓力Pr和(he)溫度Tr來表(biao)示。Pr=P/Pm;Tr=T/Tm。比如說(shuo)，天然氣🌈臨(lin)界溫度Tm是(shi)191.16k，臨界壓力(li)Pm是4.64mpa。在溫度(du)爲0℃時和壓(ya)力爲0.2MPa時，Pr=0.2/4.64，Tr=273/191，16;Z=0.995。忽(hu)略Z的值則(ze)♊誤差爲0.502%。
　　由(you)于流量計(ji)的相對誤(wu)差必須保(bao)持在1%或1.5%以(yi)内，如果壓(ya)力大于⛹🏻‍♀️0.2Mpa，則(ze)必須考慮(lü)壓縮系數(shu)。
　　可以從一(yi)般曲線或(huo)使用狀态(tai)方程計算(suan)Z值。爲了便(bian)🌈于計算，使(shi)用二次拟(ni)合曲線的(de)方法近似(si)Z值。求解Z值(zhi)時，選擇在(zai)研究範圍(wei)内均勻分(fen)布的6個Tr點(dian)作爲比較(jiao)溫度範圍(wei)内的參考(kao)點，以及Z和(he)Pr之間的簡(jian)單函數關(guan)系我明白(bai)了。在溫度(du)爲T1的時候(hou)，對比溫度(du)是Tr1，壓縮系(xi)數是ZT1;在溫(wen)度📧爲T2的時(shi)候，對比溫(wen)度是Tr2，壓縮(suo)系數是ZT2;在(zai)現實中的(de)氣✔️體測量(liang)時，氣體成(cheng)🏃‍♀️分的變化(hua)通常來說(shuo)不會太大(da)，所以Tm和Pm的(de)值應該保(bao)持不變。
五(wu)、結束語
(1)校(xiao)準小直徑(jing)、小流量渦(wo)輪流量計(ji)應使用标(biao)準鍾形🌍裝(zhuang)🛀置。校準大(da)直徑大流(liu)量渦輪流(liu)量計應使(shi)用聲波噴(pen)嘴。标準⭐渦(wo)輪流量計(ji)也可以用(yong)作内徑爲(wei)100mm，大于100mm的渦(wo)輪流量計(ji)的标準設(she)備，但需⛱️要(yao)每年重新(xin)驗證一次(ci)。
(2)合理設計(ji)校準系統(tong)，确保燃氣(qi)輪機流量(liang)計前後有(you)☔足夠的直(zhi)管👉段，如果(guo)由于管路(lu)限制導緻(zhi)直管段長(zhang)度不夠，在(zai)流量計前(qian)安裝整流(liu)器。當氣體(ti)質量較差(cha)時，應安✏️裝(zhuang)過濾器以(yi)避免雜質(zhi)對系統的(de)影響。當氣(qi)👈體含水量(liang)較大時，應(ying)安裝脫水(shui)幹燥裝置(zhi)。
(3)在選擇最(zui)佳設計和(he)選擇高精(jing)度輔助設(she)備(如壓力(li)傳㊙️感器、溫(wen)度和計時(shi)設備)時，精(jing)度必須高(gao)于被測渦(wo)輪機表的(de)要求精度(du)。并将系統(tong)誤差降至(zhi)最低。
(4)遵循(xun)嚴格的校(xiao)準程序以(yi)符合校準(zhun)所需的溫(wen)度、壓力、濕(shi)度🈚和其♋他(ta)環境條件(jian)。
(5)正确處理(li)數據并充(chong)分考慮通(tong)過标準設(she)備、測試表(biao)和标準設(she)備本身的(de)錯誤時氣(qi)體狀态的(de)差異。标準(zhun)設備💜必須(xu)❗認真管理(li)，并按照技(ji)術監督局(ju)的規定進(jin)行定期測(ce)試。

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