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(piān)差，特别是在極(jí)限溫度💃-25℃下😍，計量(liang)⛷️偏差尤其嚴重(zhòng)的問題，通過對(duì)比試驗與數據(jù)分析發現:①在不(bú)同🌍溫度下，渦輪(lún)流量計的示值(zhi)誤差曲線是不(bu)同的，基本變化(huà)爲随着溫度的(de)降低，示值誤差(cha)會從正偏差轉(zhuan)爲負偏差，小流(liú)量表現明顯;②通(tōng)過選用抗低溫(wēn)潤滑油能夠極(ji)大改善低溫計(ji)量性能負偏差(cha)💘，基本解決低溫(wen)下計量不合格(ge)問題。
　　天然氣作(zuo)爲一種清潔、低(dī)排放的高效能(neng)源，已在我國大(dà)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(de)到廣泛應用。氣(qi)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(yuè)複雜，從炎熱的(de)海南到寒冷的(de)齊齊哈爾都😘有(you)大量使用。氣體(tǐ)渦輪流量計有(yǒu)較好🌈的穩定性(xing)和重複性，但北(běi)方地區有用戶(hù)反映經過📧溯源(yuán)後的儀表開始(shi)使用正常，在天(tiān)氣變冷後渦輪(lún)流🌈量計的計量(liàng)出現了計量不(bú)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(kuan)，一般情況下溫(wēn)度變化對計量(liang)性能的影響較(jiào)小。但🐪在北方地(di)♋區冬季的低溫(wēn)環境的确影響(xiǎng)到了氣體渦輪(lun)流量計的計量(liàng)性能，從而容易(yì)在使用的過程(cheng)中産生計量、貿(mao)易結算的糾紛(fen)。
1驗證氣體渦輪(lún)流量計在不同(tong)溫度下的計量(liang)性能
　　爲了更好(hǎo)地了解氣體渦(wo)輪流量計在不(bú)同環境下🔅的計(jì)量性🛀🏻能，一套可(ke)以檢定渦輪流(liu)量在不同溫度(du)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(zhuāng)置的基本原理(li)爲:①将被檢流量(liang)計放置在可調(diào)整溫🛀度和濕度(du)的實驗艙中，而(ér)标準流量計放(fàng)置在恒溫恒濕(shi)車間，溫度在20℃左(zuǒ)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(shi)現穩定流量的(de)運行;③通過采集(ji)系統分别采集(ji)被檢流量計和(hé)标準流量♌的脈(mò)沖信号、壓力值(zhi)、溫度值;④最後，通(tong)過中心控制系(xi)統進行統一控(kong)制、計算，從而輸(shū)出檢定結果;⑤設(shè)備的準确度等(děng)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(dì)表的比對，驗證(zheng)該裝置滿足試(shi)驗的要求。
　　不同(tong)溫度氣體渦輪(lun)流量計的計量(liang)性能試驗方法(fa)💃🏻:選擇3台DN80的氣體(tǐ)渦輪流量計在(zai)-25℃、-10℃、5℃、30℃、55℃溫度下進行測(ce)試。
3台流量計檢(jian)定數據轉化爲(wei)線性如圖1。
 
從以(yi)上數據的線性(xìng)圖看，得出結論(lùn):
1)氣體渦輪流量(liang)計計量性能受(shòu)環境溫度的影(yǐng)響。
2)同台流量計(jì)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(pian)就越大;溫度越(yue)高，流量計示值(zhí)誤差正偏就越(yuè)大🐕。
3)高溫下的示(shì)值誤差影響小(xiǎo)于低溫下的示(shì)值誤差影響👄。
4)流(liú)量計在大流量(liang)條件下，影響比(bi)較小，基本滿足(zú)計量性能。
2影響(xiang)因素分析
2.1氣體(tǐ)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(jì)量芯組件、油泵(beng)磁耦📱合、機械計(ji)數器、低頻脈沖(chòng)發生器、殼體及(jí)體積修正儀組(zǔ)💘成，如圖2爲機械(xiè)結構圖。工作原(yuán)理:當氣流進人(rén)流量計時🐇，首先(xiān)經☎️過獨立機芯(xin)的前導流體并(bìng)加速。在流體的(de)作用下，由于渦(wō)輪葉片與流體(tǐ)流向成一定角(jiao)度🐪，此時渦輪産(chan)💯生轉動力矩，在(zài)渦輪克服阻力(lì)矩和摩擦力矩(jǔ)後開始轉動。當(dang)諸力矩達到平(píng)衡時，轉速穩定(dìng)。渦輪轉動角速(su)度與氣體工況(kuàng)流速成線性關(guān)系，并由高🏃‍♀️頻信(xin)号模塊輸出❤️與(yu)工況體積㊙️流量(liàng)成正比的脈沖(chòng)信号，與壓力、溫(wen)度傳感器所檢(jian)💃🏻測的壓力、溫度(dù)信号一起✏️輸出(chu)給體積修正儀(yi)進行🔅計算處理(lǐ)，可🐪實.現瞬時流(liu)♻️量和累積總量(liang)的計量，加溫度(dù)和壓力補償時(shí)可實現标🐕準狀(zhuang)态的瞬時流量(liàng)和累積總㊙️量的(de)計量。

 
2.2計量性能(néng)的影響因素
　　根(gēn)據氣體渦輪流(liú)量計的計量原(yuan)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(yin)。詳細的公式和(he)分析如下:
1)流量(liàng)與頻率的方程(chéng):
 
式(1)中:qv一瞬時流(liu)量,m³/h;f一脈沖頻率(lü),
Hz;K一儀表系數，m-3。
2)渦(wo)輪流量計的數(shù)學模型:
 
　　式(2)中:Z一(yī)渦輪葉片數;θ一(yi)流體流動方向(xiàng)與葉片的夾角(jiǎo);r一葉片的平均(jun1)半徑;A一流通截(jie)面積;ρ一流體密(mi)度;Trm一機械摩擦(cā)阻🌈力矩;Trf一流🏃體(ti)對渦輪的阻力(li)矩。
由公式(1)與公(gōng)式(2)得到:
 
　　當理想(xiang)狀态時，Trm=0，Trf=0,計量性(xing)能僅與儀表結(jie)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(que)度出現偏移，儀(yi)表系數産📧生變(bian)化，說明Trm，Trf不爲零(líng)，所以低溫性能(néng)的主要影響因(yīn)素是摩擦阻力(lì)矩。而摩擦阻力(li)矩主要有:軸承(chéng)、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(yào)研究内容如下(xià):
a)通過選擇同一(yi)種軸承，在不同(tóng)溫度下，對有油(yóu)與無油軸承性(xìng)能的變化給渦(wo)輪流量計帶來(lai)的計量性能影(ying)響進行研✏️究。
b)通(tong)過采用同一種(zhong)軸承，在不同的(de)溫度下，對不同(tong)潤🧑🏾‍🤝‍🧑🏼滑油㊙️性能的(de)變化給渦輪流(liú)量計帶來的計(jì)量性能影響進(jin)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(zhèng)氣體渦輪流量(liàng)計中的軸💃🏻承👈有(yǒu)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(cheng)，以消除軸🐆承間(jian)性能差别所帶(dài)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(cháng)油:即對軸承的(de)油脂不做任何(he)處理，試驗該流(liu)量☎️計在-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計(jì)📐量示值誤差及(jí)重複性。
2)無油:清(qing)洗軸承使其沒(méi)有油脂，試驗該(gāi)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(wen)對計量影響較(jiào)小，計量示值誤(wu)差滿足🥰設計要(yào)求。
 
2)常油的流量(liang)計測試結果，小(xiǎo)流量負偏嚴重(zhong)，影響較大。
3)軸承(cheng)中的油是導緻(zhì)低溫性能負偏(pian)的重要因素。
3.2試(shi)驗二
3.2.1方案
　　該方(fāng)案的目的是爲(wei)驗證氣體渦輪(lún)流量計采用2号(hao)和3号油🐅後❗，不💚同(tóng)溫度下的計量(liàng)性能。
　　采用目前(qian)性能較穩定的(de)、選擇性能一緻(zhi)的軸承，以消♍除(chú)軸承間性能差(chà)别所帶來的影(yǐng)響，通過對2号和(he)3号潤滑油進行(háng)以下兩組💛比對(duì)試驗，每組兩台(tai):
1） 清洗軸承使其(qi)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(zhóu)承性能滿足要(yào)求，試驗該流量(liang)計在🈲-25℃、-10℃、+5℃、+20℃、+30℃、+55℃下的計量(liang)✂️示值誤差及重(zhòng)複性，結果如圖(tu)4。

 
2)清洗軸承使其(qi)沒有油脂，再添(tiān)加3号潤滑油，在(zài)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(liang)計在-25℃、-10℃、+20℃、+55℃下的計量(liang)示值誤差及重(zhòng)複性，結果如圖(tú)4。
3.2.2測試數據
結論(lun)，從圖4的比對測(cè)試中發現:
1)不同(tong)特性的油對氣(qi)體渦輪流量計(jì)的計量示值誤(wù)差不同。
2)通過使(shǐ)用3号油來潤滑(hua)，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(shòu)溫度影響☁️的程(cheng)度不盡相同，主(zhu)要表現爲:相同(tong)低溫下流💃🏻量越(yue)小,負誤差🚶就越(yuè)大;相同流量下(xia)溫度越低，負誤(wu)差越大;高溫下(xià)相同流量下，溫(wen)度越高，正誤差(chà)就越大，但整體(tǐ)在合格範圍之(zhi)内。通過試驗分(fen)析，氣體渦輪流(liu)量🎯計需要潤滑(hua)劑潤，滑才能長(zhang)時間的正常工(gōng)作，在低溫下會(huì)出現渦輪✔️潤滑(hua)油低溫性能不(bu)好，導緻黏⛹🏻‍♀️度變(bian)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(dī)溫潤滑油可以(yǐ)從一定程度上(shàng)解決此類問題(tí)的發生，保證氣(qì)體渦輪流量計(jì)的誤差在合格(gé)範圍之内。
　　在實(shi)際低溫極限條(tiáo)件下的影響:①會(hui)對氣體渦輪流(liú)量🧑🏽‍🤝‍🧑🏻計♊的機械性(xing)能産生一定的(de)影響，這是不能(neng)忽略的。儀🈲表生(shēng)産企🔴業，應當充(chong)分考慮到這種(zhǒng)極限條件，在機(ji)械結構設💞計時(shí)降✍️低低溫對機(ji)械部件的影響(xiang)🤩;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(jiàn)議:①廠家應提供(gòng)适當的抗低溫(wēn)潤滑油，用☔戶在(zai)使用時也應當(dāng)按時加注符合(hé)要求的專👄業潤(run)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(dù)不會太低💋，最好(hao)不要低于0℃。

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