摘要：氣體渦輪流量計(jì)是一種被廣泛使用的氣體流量計(jì)量器具,具備可以將溫度和壓力修正得到標(biāo)準(zhǔn)體積的功能,國(guó)內(nèi)已有文獻(xiàn)闡述壓力變化對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的影響,溫度由于變化不大其影響較小，但在北方地區(qū)由于冬季天氣惡劣，氣溫變化較大,一些氣體渦輪流量計(jì)出現(xiàn)了計(jì)量不正確的情況,本文通過實(shí)際檢測(cè)和對(duì)儀表的比對(duì)分析來確定溫度對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的影響程度,并分析了可能導(dǎo)致計(jì)量不正確的原因。
0引言
氣體渦輪流量計(jì)是一種流量測(cè)量?jī)x表,流體流過渦輪葉片驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng),葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的速度與體積流量近似成比例，通過測(cè)量渦輪葉片的轉(zhuǎn)速就可以推算出流過流體的體積。氣體渦輪流量計(jì)有較好的穩(wěn)定性和重復(fù)性,因此在日常檢測(cè)過程中很少出現(xiàn)異常情況,但北方地區(qū)有用戶反映經(jīng)過溯源后的儀表開始使用正常,在天氣變冷后渦輪流量計(jì)的計(jì)量出現(xiàn)了計(jì)量不正確的情況。通常情況下氣體渦輪流量計(jì)的工作范圍較寬,一般情況下溫度變化對(duì)計(jì)量性能的影響較小，但在北方地區(qū)冬季的低溫環(huán)境的確影響到了氣體渦輪流量計(jì)的計(jì)量性能。
從結(jié)構(gòu)上分析,氣體渦輪流量計(jì)由緊固件、殼體、導(dǎo)向件、止推片、葉輪、電磁感應(yīng)式信號(hào)檢出器、軸承后導(dǎo)向件、積算儀等組成,通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)用戶反映的問題儀表的檢查,其緊固件、殼體、導(dǎo)向件等均無損壞,軸承正常,積算儀設(shè)置未改變,溫度壓力傳感器正常,復(fù)檢結(jié)果并未出現(xiàn)較大差異,但在安裝回現(xiàn)場(chǎng)后仍出現(xiàn)了計(jì)量不正確的情況。本文探討導(dǎo)致氣體渦輪流量計(jì)的計(jì)量不正確的原因。
1溫度對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的影響
氣體渦輪流量計(jì),正確率等級(jí)為1.0級(jí),在音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上檢測(cè)時(shí)出現(xiàn)絕大多數(shù)不合格的問題，而之前并未:出現(xiàn)類似情況,該品牌流量計(jì)的合格率很高,通過對(duì)基表的檢測(cè)與高頻脈沖輸出的檢測(cè),二者誤差一致,且均為負(fù)誤差,儀表顯示與輸出均正常。表1為誤差最大的一臺(tái)氣體渦輪流量計(jì)高頻脈沖輸出誤差和基表機(jī)械顯示部分的誤差值。
通過對(duì)標(biāo)準(zhǔn)裝置的自檢,并未發(fā)現(xiàn)異常,裝置工作正常。為了保證檢測(cè)的可靠性,將該批儀表在.2000L鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行了復(fù)檢。音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置與2000L鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的系統(tǒng)誤差在0.3%以內(nèi)。通過復(fù)檢發(fā)現(xiàn)氣體渦輪流量計(jì)的示值誤差在不斷變化,重復(fù)性較差,隨著檢測(cè)時(shí)間的延長(zhǎng),示值誤差不斷減小，向正方向發(fā)展,考慮到音速噴嘴實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度為10.5℃,鐘罩實(shí)驗(yàn)室溫度為20.1℃,因此進(jìn)行恒溫.后再進(jìn)行試驗(yàn)。恒溫后再次對(duì)氣體渦輪流量計(jì)進(jìn)行檢測(cè),表2為該臺(tái)氣體渦輪流量計(jì)的高頻輸出誤差。
通過表2可以發(fā)現(xiàn)在恒溫后的檢測(cè)結(jié)果誤差發(fā)生了較大的變化,重復(fù)性也較好,考慮到兩套裝置的系統(tǒng)誤差不超過0.3%,但實(shí)際檢測(cè)結(jié)果最大誤差偏移達(dá)到了2.30%，如此之大的偏移量并不是標(biāo)準(zhǔn)裝置所引起的。將該臺(tái)氣體渦輪流量計(jì)馬上拿到音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上進(jìn)行復(fù)測(cè),所用噴嘴未改變,檢測(cè)結(jié)果見表3。
從表3可以發(fā)現(xiàn)在沒有對(duì)儀表經(jīng)過任何改動(dòng)的情況下,在同樣的裝置下,儀表的示值誤差合格,且和之前在裝置上檢測(cè)的誤差發(fā)生了較大的偏移。通過分析實(shí)驗(yàn)中各個(gè)影響因素,發(fā)現(xiàn)變化較大的只有溫度,為了確認(rèn)影響因素為溫度,將該流量計(jì)在音速噴嘴實(shí)驗(yàn)室10.5℃的環(huán)境溫度下恒溫，恒溫后再進(jìn)行實(shí)驗(yàn),檢測(cè)結(jié)果見表4。
通過恒溫后的渦輪流量計(jì)的示值誤差與最開始檢測(cè)的誤差相接近,說明溫度變化對(duì)儀表的誤差產(chǎn)生了較大的影響。通過對(duì)送檢用戶的詢問,由于用戶是外地送檢,出發(fā)較早,且送檢車輛空間有限，所以在送檢前一天晚上就將部分儀表的外包裝拆掉,并將表裝車,放置在室外,第二天早起送檢,雖然在檢測(cè)之前進(jìn)行了短時(shí)間恒溫，但表體溫度仍然較低。
2實(shí)驗(yàn)分析
為此選取此批流量計(jì)中3臺(tái)較好的氣體渦輪流量計(jì)進(jìn)行環(huán)境影響性試驗(yàn),試驗(yàn)條件:在20℃情況下充分恒溫,用鐘罩式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測(cè);試驗(yàn)條件二:用高低溫試驗(yàn)箱恒溫至與音速噴嘴實(shí)驗(yàn)室溫度相同的溫度下,約10.5℃,用音速噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測(cè);試驗(yàn)條件三:用高低溫試驗(yàn)箱恒溫至0C,控制音速噴嘴實(shí)驗(yàn)室溫度到0℃或略低于0℃,用音速噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測(cè)。不同溫度條件下三臺(tái)氣體渦輪流量計(jì)的示值誤差曲線如圖1所示。
通過對(duì)三塊氣體渦輪流量計(jì)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出,溫度對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的示值誤差有明顯的影響,但在大流量時(shí)的影響有限,流量越小影響越大。JJG1037--2008《氣體渦輪流量計(jì)》中，在對(duì)檢定環(huán)境條件的要求中描述為5~45℃,檢測(cè)溫度在10.5℃時(shí)滿足檢測(cè)要求,通過對(duì)音速噴嘴法氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置檢測(cè)氣體渦輪流量計(jì)的歷史記錄查閱和相同儀表不同年代的檢測(cè)結(jié)果分析,發(fā)現(xiàn)氣體渦輪流量計(jì)受溫度影響的程度不盡相同,有的影響較小,也有的會(huì)發(fā)生一些誤差偏移。可以看出溫度對(duì)渦輪流量計(jì)的影響是有限的，且因生產(chǎn)廠家而異。對(duì)于這批氣體渦輪流量計(jì)為何產(chǎn)生如此大的誤差,通過分析和與該氣體渦輪流量計(jì)的駐中國(guó)技術(shù)代表溝通,發(fā)現(xiàn)該類氣體渦輪流量計(jì)在南方地區(qū)使用中幾乎很少發(fā)生此類問題，而且在多個(gè)省級(jí)計(jì)量技術(shù)機(jī)構(gòu)檢測(cè)時(shí)也沒有發(fā)生多臺(tái)不合格的問題,但該氣體渦輪流量計(jì)并未考慮在東北地區(qū)極寒狀態(tài)下對(duì)儀表的影響。通過分析,氣體渦輪流量計(jì)需要潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑才能正常工作,在北方寒冷地區(qū)可能會(huì)出現(xiàn)渦輪潤(rùn)滑油低溫性能不好,導(dǎo)致黏度變化較大，阻力增強(qiáng),降低低溫下渦輪軸承的旋轉(zhuǎn)速率,從而引起小流量誤差受溫度影響較大的情況,類似于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油的特性,因此更換低溫潤(rùn)滑油可以從一定程度.上解決此類問題的發(fā)生。而很多出問題的氣體渦輪流量計(jì)也大多由此類因素導(dǎo)致。
3結(jié)束語(yǔ)
大部分氣體渦輪流量計(jì)都配備了智能體積修正儀,可以將工況流量修正到標(biāo)況流量,但實(shí)際極限條件下的溫度仍會(huì)對(duì)氣體渦輪流量計(jì)的機(jī)械性能產(chǎn)生一定的影響,有時(shí)也是不能忽略的,儀表生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)充分考慮到這種極限條件,在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)降低低溫對(duì)機(jī)械部件的影響并提供適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油,用戶在使用時(shí)也應(yīng)當(dāng)按時(shí)加注符合要求的專業(yè)潤(rùn)滑油,在有條件的情況下應(yīng)當(dāng)設(shè)置獨(dú)立儀表室或其他措施來保護(hù)流量計(jì)。
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