摘(zhāi)要：在一(yī)個體積(jī)管标準(zhǔn)裝置上(shang)對一種(zhǒng)新型渦(wo)輪流量(liàng)計 的計(jì)量性能(néng)進行了(le)試驗研(yan)究。和傳(chuan)統渦輪(lun)流量計(ji)不同,該(gai)新型渦(wo)輪流量(liang)計的葉(yè)輪采用(yòng)3葉片長(zhǎng)螺旋形(xing)結構,且(qie)⛷️沒有軸(zhóu),軸👄承直(zhi)接套在(zai)葉輪罩(zhào)上。試驗(yan)結果表(biao)明,通過(guo)葉輪結(jié)構.上的(de)改進.流(liu)量計的(de)抗流動(dong)幹擾能(néng)力明顯(xiǎn)增強,不(bu)過由于(yu)該流量(liang)計的葉(ye)輪較✌️大(da)，小流量(liàng)時流量(liang)計儀表(biǎo)系數受(shou)到流體(ti)黏性阻(zǔ)力和軸(zhou)承摩擦(ca)阻力影(yǐng)響要比(bǐ)大🤩流量(liàng)時的影(ying)響⛷️大因(yin)此.在量(liàng)程範圍(wei)内依據(jù)檢定規(gui)程計算(suan)得到流(liú)量計的(de)最大示(shi)值誤差(chà)爲💋0.2069,但重(zhong)複性非(fei)常好,爲(wèi)0.077%。利用分(fèn)段插值(zhí)方法對(duì)流量計(ji)的儀表(biao)系數進(jin)行修正(zhèng)後重新(xin)進行試(shì)驗.試驗(yàn)結果表(biao)明該修(xiū)正方法(fǎ)取得較(jiào)好的效(xiào)果,流量(liang)計的相(xiàng)對示值(zhi)誤差在(zai)+0.3%内。
0引言(yan).
　　渦輪流(liu)量計 屬(shǔ)于速度(dù)式流量(liàng)計,具有(yǒu)測量準(zhǔn)确度高(gao)、複現性(xing)和穩定(dìng)性均好(hǎo)💘等優點(dian),而廣泛(fàn)應用于(yu)石油、化(huà)工、電力(lì)等領域(yu),并被應(yīng)用于貿(mào)易♊計量(liang)”。但是渦(wo)輪流量(liang)計的計(jì)量特性(xìng)易受到(dào)來流⛷️的(de)速度✊分(fen)布和旋(xuan)轉流的(de)影響(3-61,限(xian)制了其(qi)在安裝(zhuāng)空間受(shòu)限的場(chang)合使用(yong)。
　　筆者在(zai)傳統渦(wo)輪流量(liàng)計的基(ji)礎上,通(tōng)過對葉(ye)輪的改(gǎi)進🔴設計(jì)，采用3葉(yè)片長的(de)螺旋形(xíng)葉輪結(jié)構,使流(liú)量計的(de)抗流動(dong)幹擾能(neng)力得到(dào)了極大(da)的改善(shàn)。本文對(dui)該新型(xing)渦輪流(liú)量計的(de)計量性(xìng)能在一(yi)一個用(yòng)于檢定(dìng)容積式(shi)流量計(ji)的體積(ji)管标㊙️準(zhǔn)裝置上(shàng)進行了(le)試🚶‍♀️驗研(yán)究,并對(duì)🈚試驗結(jie)果進行(hang)了分析(xī)。
1新型渦(wo)輪流量(liang)計結構(gòu)
　　渦輪流(liú)量計内(nei)的葉輪(lún)是流量(liàng)信号檢(jian)測部件(jiàn),其作用(yong)是把流(liú)體動能(neng)轉換成(cheng)機械能(neng)，通過葉(yè)輪旋轉(zhuǎn)，在葉片(pian).上取出(chū)與流量(liang)成正比(bǐ)的頻率(lü)信号。與(yu)傳統渦(wō)輪流量(liàng)計不同(tóng),該新型(xing)渦輪流(liu)量計的(de)葉輪采(cǎi)用的是(shi)3葉片長(zhang)螺旋型(xing)結構,葉(ye)輪外加(jia)一一個(gè)葉輪罩(zhào);葉輪罩(zhào)加工成(chéng)爲兩端(duān)對稱的(de)台階形(xing)式💔,其中(zhong)間部分(fèn)‼️和流量(liàng)計内殼(ke)之間的(de)間隙非(fēi)常小，隻(zhi)有0.1~0.2mm;葉輪(lun)輪毂👈兩(liang)端采用(yong)半橢球(qiú)形結構(gòu),以緩和(hé)流量計(jì)進、出口(kou)速度分(fen)布的急(ji)劇變化(hua)💘，提高葉(yè)輪旋轉(zhuǎn)穩定性(xing)以及降(jiàng)低壓力(li)損失。另(ling)外,該流(liú)量計沒(mei)有轉軸(zhóu),軸承直(zhí)接套在(zài)葉輪罩(zhao)上,軸承(cheng)的定位(wèi)通過前(qián)、後導流(liú)架和葉(ye)輪罩上(shàng)的台階(jiē)來實現(xiàn)。這種結(jie)構設計(ji)的優點(diǎn)是簡單(dan)、便于安(an)裝維護(hu),在加工(gong)工✏️藝上(shàng)易😘于實(shi)現既定(dìng)的公差(cha)要求，從(cóng)💋而确保(bǎo)葉輪在(zai)殼體内(nèi)平穩轉(zhuan)動。由于(yu)葉🏃🏻‍♂️輪結(jie)構的改(gǎi)進.新型(xíng)⭐渦輪流(liu)量計的(de)♋計量特(tè)性上也(yě)表現出(chū)了與傳(chuan)統渦輪(lun)流量計(jì)❤️的不同(tóng)之處。一(yī)是由于(yú)該流量(liang)計的葉(yè)輪尺寸(cùn)較大,葉(yè)輪需要(yào)📐較大流(liu)量推動(dong)才開始(shǐ)🌈轉動，故(gù)始動流(liú)量較大(dà);而且小(xiao)流量時(shi),作用在(zai)葉輪上(shàng)的流體(ti)粘性阻(zu)力矩和(he)軸承摩(mó)⚽擦力矩(jǔ)對流量(liàng)計葉輪(lún)的旋轉(zhuǎn)速度的(de)影響要(yao)比大流(liu)🚩量🔴時嚴(yán)重得多(duo),因此,流(liu)量計的(de)儀表系(xì)數在整(zhěng)個🔞量程(chéng)範圍内(nei)的線性(xing)度不好(hǎo),需要對(dui)📱儀表系(xi)數進行(háng)修正㊙️。二(er)是葉輪(lun)具有很(hěn)強的“整(zheng)流”作用(yòng)因,主要(yào)是由于(yu)螺🐪旋形(xíng)葉輪結(jie)構能産(chǎn)生很強(qiáng)的漩渦(wo)作用.加(jiā)速和增(zēng)大了葉(ye)輪結構(gou)内的紊(wěn)流混合(he)作用,實(shí)現了能(neng)在較短(duan)距離内(nèi)🏃🏻‍♂️将含有(you)不同流(liu)動幹擾(rǎo)量的流(liú)速整流(liú)成爲相(xiang)同的流(liu)速分布(bu)。三是流(liu)量計的(de)流通能(neng)力降低(dī)💃，因此,壓(ya)力損失(shī)也要比(bǐ)傳統渦(wō)♊輪流量(liang)計的壓(ya)力損失(shi)大。新型(xing)渦輪流(liu)量計結(jie)構示意(yi)圖如圖(tú)1所示

2試(shì)驗裝置(zhi)
　　液體标(biāo)準流量(liang)裝置爲(wèi)LJG41型球式(shì)雙向體(ti)積管檢(jiǎn)定裝置(zhi)。該标準(zhǔn)體積管(guǎn)的流量(liang)範圍爲(wei)1~50m3/h,重複性(xing)優于0.2%,準(zhun)确度爲(wèi)0.035%,标準體(tǐ)積爲99.1344L。需(xu)要說明(ming)的是該(gai)檢定裝(zhuang)置主要(yào)是用于(yu)容積式(shi)流量計(ji)💔的檢定(dìng),因此,在(zai)♻️安裝被(bèi)檢流量(liàng)計管段(duan)⭐上遊并(bìng)沒有足(zu)夠長的(de)直管段(duàn),其上遊(yóu)直接.連(lián)接一個(gè)球閥，緊(jǐn)接着連(lián)接一個(ge)T型管路(lù)。主要是(shi)🌏想利用(yong)這樣的(de)流量檢(jiǎn)定裝置(zhì)來檢驗(yan)該新型(xing)渦輪流(liu)量計是(shi)否具有(yǒu)容積式(shì)流量計(jì)的㊙️計量(liang)特點，即(ji)其上🙇🏻、:下(xia)遊無需(xū)直管段(duàn)㊙️。
　　該試驗(yan)裝置檢(jian)定流量(liàng)計的流(liu)程如圖(tu)2所示。進(jin)行流量(liang)計檢定(dìng)時,根據(ju)JJG1037--2008《渦輪流(liú)量計檢(jian)定規程(cheng)》9)的要求(qiú)，在流量(liàng)計的上(shàng)遊🤟安裝(zhuāng)壓力傳(chuán)感器,在(zai)流量計(jì)的下遊(you)安裝溫(wēn)度傳感(gan)器。渦輪(lun)變送器(qì)與計算(suàn)機采用(yong)屏蔽電(dian)纜連接(jie)。爲了便(biàn)于調節(jiē)流量,同(tóng)時把變(biàn)送器與(yǔ)流👨‍❤️‍👨量積(jī)算儀連(lian)♻️接,根據(ju)積算儀(yi)的瞬時(shi)流量顯(xian)示，調節(jiē)每個檢(jiǎn)定點流(liu)🔴量的大(da)小，保證(zheng)每個檢(jiǎn)定點的(de)流量符(fu)合檢定(ding)規程的(de)要求。
3試(shì)驗結果(guo)及分析(xi)
3.1基本性(xing)能試驗(yan)研究
　　該(gāi)新型渦(wō)輪流量(liàng)計的設(shè)計技術(shu)指标如(rú)下:公稱(chēng)直徑爲(wèi)50mm,流量🔆範(fàn)圍爲6~30m'/h,計(ji)量準确(què)度爲0.3級(jí),重複性(xìng)優于0.1%試(shi)驗介質(zhi)爲0号柴(chai)油,其💛運(yùn)動粘度(du)爲3.6×10-6m2/s(20℃),環境(jing)溫度爲(wei)9℃,相對濕(shī)度爲65%。依(yī)據渦❤️輪(lún)流量🔞計(ji)檢定規(guī)程中的(de)要求選(xuǎn)擇了6個(gè)流量點(diǎn)進行試(shì)驗,每個(ge)流量點(dian)的試驗(yan)次數爲(wèi)🐪6次。試驗(yàn)時同✂️時(shi)記錄每(mei)個♌流量(liàng)點的檢(jian)定條件(jiàn)。例如,對(duì)試驗流(liú)量爲21m3/h時(shí)記錄的(de)試驗條(tiao)件如下(xia):體積♍管(guan)液溫平(píng)均值爲(wei)10.2℃,體積❓管(guan)表壓平(ping)均值爲(wei)🧡0.26MPa,流量計(ji)處液溫(wēn)平均值(zhi)爲10.0℃,流量(liàng)計處表(biǎo)壓平均(jun1)值爲0.2MPa。
　　結(jie)合試驗(yan)數據,流(liú)量計的(de)儀表系(xì)數、示值(zhí)誤差.和(he)重複性(xìng)的📞計算(suan)過程如(rú)下.
1)檢定(dìng)條件下(xia)體積管(guan)的實際(jì)體積的(de)計算:

　　式(shì)中:Vij爲第(di)i檢定點(dian)第j次檢(jian)定時标(biao)準體積(jī)管處的(de)實際體(ti)積🧑🏽‍🤝‍🧑🏻;Va爲🐅标(biāo)準體積(jī)管的标(biāo)準體積(jī);D爲标準(zhun)體積管(guǎn)的内徑(jing);e爲标準(zhun)❌體積管(guǎn)的厚度(du);E爲标準(zhun)體積管(guan)材料的(de)彈性模(mó)量;(pa)ij爲第(dì)i檢定點(dian)第j次檢(jian)定時标(biāo)準體積(jī)管❓處液(yè)體壓力(li);β。爲标準(zhun)體積管(guan)的體膨(péng)脹系數(shu),(?s)ij爲第i檢(jian)🚶‍♀️定點第(dì)j次檢定(ding)時标準(zhǔn)體積管(guǎn)處液體(tǐ)溫度。
2)每(měi)個檢定(ding)點每次(ci)檢定時(shí)儀表系(xi)數的計(ji)算:

　　式中(zhōng):Kij爲第i檢(jiǎn)定點第(dì)j次檢定(ding)時所得(dé)的儀表(biao)系數;N;爲(wei)第i檢定(dìng)點第j次(cì)檢定時(shí)流量計(jì)顯示儀(yí)表測得(de)的脈沖(chong)數🏒;(?m)ij爲第(di)i檢定🏃‍♀️點(dian)第⭕j次檢(jiǎn)定時流(liu)量計處(chu)的液體(tǐ)溫🧑🏾‍🤝‍🧑🏼度;(pm)ij爲(wei)第i檢定(dìng)點🌈第j次(cì)檢定時(shí)流量計(ji)處的液(yè)體表壓(ya)力;β爲檢(jian)定用液(ye)體在檢(jian)定狀态(tài)下的體(ti)膨🚶脹系(xi)數;κ爲🔴檢(jiǎn)定用液(ye)體在檢(jian)定狀态(tai)下的壓(ya)縮系數(shù)。
3)每個檢(jiǎn)定點儀(yi)表系數(shu)的計算(suan):

　　表1爲6個(ge)流量檢(jiǎn)定點的(de)試驗數(shù)據依據(ju)式(1)至式(shì)(4)最後🐉計(ji)🏃🏻算得到(dào)的每個(gè)檢定點(dian)的儀表(biǎo)系數和(he)重複性(xing)。然後分(fen)别依♊據(jù)式(6)計算(suàn)得到該(gāi)流量計(jì)的最大(dà)示值誤(wù)差爲0.2069。試(shì)驗結果(guǒ)說明該(gai)新型渦(wo)輪流量(liàng)計的線(xian)性度非(fei)常不好(hao),但流量(liàng)計的重(zhong)複性非(fēi)常好,爲(wèi)0.077%,故可對(duì)該㊙️流量(liàng)計的儀(yí)表系數(shù)進行非(fei)線性修(xiu)正,以擴(kuò)大其量(liàng)程範圍(wei)0。另外,較(jiao)💞好的測(ce)量重複(fú)性說明(míng)了該新(xīn)型渦淪(lun)流量計(ji)具有較(jiào)🏃‍♂️好的抗(kang)流動幹(gàn)擾⛱️能力(li),與文獻(xian)[7]中的研(yan)究結論(lun)是相一(yī)緻的。

3.2儀(yí)表系數(shù)修正
　　現(xiàn)有速度(dù)式流量(liàng)計的儀(yí)表系數(shu)非線性(xìng)修正常(cháng)用💃的方(fāng)法有線(xiàn)性插值(zhí)法、三次(ci)樣條插(cha)值法和(he)最小二(er)乘法:1-12]。考(kao)慮到新(xin)型渦輪(lún)流量計(ji)流量Q與(yu)儀表系(xì)數K的關(guān)系曲線(xian)爲單調(diao)遞增關(guān)系，較适(shi)合采👉用(yòng)線性插(chā)值方法(fa)進行修(xiū)正。以流(liú)量計檢(jiǎn)定點作(zuo)爲插值(zhi)函數的(de)✍️節點，即(ji)各檢🙇🏻定(dìng)流量點(dian)Qi(i=0,1,.5)對應的(de)儀表系(xi)數爲Ki(i=0,1,.5),采(cai)取分段(duàn)插值對(duì)其🔱他流(liu)量點的(de)儀表系(xì)數進行(háng)修正，具(ju)體的計(jì)算表👨‍❤️‍👨式(shì)爲:

　　爲了(le)考察流(liu)量計儀(yi)表系數(shù)修正效(xiào)果,将6個(ge)檢定點(diǎn)的儀⭐表(biao)系📧數現(xiàn)場寫人(ren)流量積(ji)算儀，然(ran)後,在體(tǐ)積管标(biao)準裝置(zhi)💛上選👉擇(ze)10個非檢(jian)定流量(liang)點進行(háng)試驗,所(suo)得到的(de)試驗結(jié)果如表(biǎo)2所🐪示。Q表(biao)是流量(liang)積算儀(yí)的顯示(shì)值,Q标是(shi)标準裝(zhuāng)置的🙇‍♀️示(shì)值,8。是兩(liang)者的相(xiang)對誤差(cha),具體👌的(de)計算公(gōng)式爲:

　　結(jie)果表明(míng),通過儀(yí)表系數(shù)非線性(xìng)修正，流(liu)量計.的(de)相對示(shì)值誤差(chà)在+0.3%之内(nei),故實現(xiàn)了既定(dìng)的設計(ji)要求。
4結(jie)論
　　在體(tǐ)積管标(biao)準裝置(zhì)上對一(yī)新型渦(wo)輪流量(liang)計的計(jì)量🔅性能(néng)進行了(le)試驗研(yán)究。試驗(yàn)結果表(biǎo)明，由于(yú)該新型(xíng)渦輪流(liu)量計的(de)葉輪采(cai)用了3葉(ye)片長螺(luo)旋形結(jie)構,使流(liu)量⭕計在(zài)抵抗來(lái)流速度(du)畸變對(dui)計量特(te)性的影(ying)響方面(mian)得到了(le)明顯的(de)改善,不(bú)🚩過也導(dao)緻了流(liu)量計的(de)線性度(dù)非常差(cha),但流量(liang)計的重(zhong)複性😘非(fēi)常好。試(shì)驗❌結果(guǒ)同時也(yě)表明,通(tong)過采用(yong)非☀️線性(xing)修正後(hou)在全量(liàng)程範圍(wei)内該新(xin)型渦淪(lún)流量計(ji)的計🔱量(liang)準确度(du)等級♊可(ke)達0.3級,從(cóng)而爲安(ān)裝空間(jian)受限場(chǎng)合,例🔴如(ru)機動油(you)料裝備(bei)上,提供(gong)了高精(jing)度🌏的流(liu)量♍計量(liang)裝置。

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