摘(zhai)要：在(zai)一個體積管标(biao)準裝置(zhi)上(shang)對一種新(xin)型渦輪流(liu)量計 的計量性(xing)能進(jin)行了試驗(yan)研究。和傳(chuan)統渦(wo)輪流量計(ji)不同(tong),該新型(xing)渦(wo)輪流(liu)量計的葉輪采(cai)用3葉片(pian)長螺旋(xuan)形結(jie)構,且(qie)沒有(you)軸,軸承直(zhi)接套(tao)在葉(ye)輪罩上。試(shi)驗結果表(biao)明,通(tong)過葉輪(lun)結(jie)構.上(shang)的改(gai)進(jin).流(liu)量計的抗(kang)流動幹擾(rao)能力明顯(xian)增強(qiang),不過(guo)由于(yu)該流(liu)量計的(de)葉(ye)輪較大，小流量時流(liu)量計(ji)儀(yi)表(biao)系數(shu)受到(dao)流(liu)體黏性(xing)阻力和軸(zhou)承摩(mo)擦阻力影(ying)響要(yao)比大流量(liang)時的(de)影響(xiang)大因此.在(zai)量程範圍(wei)内依(yi)據檢(jian)定規程計(ji)算得到流(liu)量計的最(zui)大示值誤(wu)差爲(wei)0.2069,但(dan)重複性非常好(hao),爲0.077%。利用(yong)分段插(cha)值(zhi)方法(fa)對流(liu)量計(ji)的儀(yi)表系數進(jin)行修正後(hou)重(zhong)新(xin)進行(hang)試驗(yan).試驗(yan)結果表明(ming)該修(xiu)正方(fang)法取得(de)較(jiao)好的(de)效果(guo),流(liu)量計的(de)相對示(shi)值(zhi)誤差(cha)在+0.3%内。
0引言.
　　渦輪(lun)流量計 屬(shu)于速度式(shi)流量計,具(ju)有測(ce)量準(zhun)确度高、複現性和穩(wen)定性均好(hao)等優(you)點,而(er)廣泛應用(yong)于石(shi)油、化(hua)工、電力等(deng)領域(yu),并被(bei)應用于貿(mao)易計(ji)量”。但(dan)是渦(wo)輪流(liu)量計的計(ji)量特(te)性易(yi)受到(dao)來流(liu)的速度分(fen)布和(he)旋轉(zhuan)流(liu)的影響(xiang)(3-61,限制了其在安(an)裝空(kong)間受(shou)限的(de)場合使用(yong)。
　　筆者在傳統(tong)渦輪流(liu)量計的基(ji)礎上(shang),通過(guo)對葉(ye)輪的(de)改進(jin)設計(ji)，采用3葉片長的(de)螺旋(xuan)形葉(ye)輪(lun)結(jie)構,使(shi)流量計(ji)的抗流(liu)動幹(gan)擾(rao)能(neng)力得(de)到了(le)極(ji)大(da)的改(gai)善。本文對(dui)該新型渦(wo)輪流量計(ji)的計(ji)量性(xing)能在一一個用(yong)于檢(jian)定容積式(shi)流量計的(de)體(ti)積管标(biao)準裝置上(shang)進行了試驗(yan)研(yan)究,并(bing)對試驗結(jie)果進行了分析(xi)。
1新型(xing)渦輪流(liu)量(liang)計結(jie)構
　　渦(wo)輪(lun)流量計(ji)内的葉輪是流量信号檢測部(bu)件,其作用(yong)是把(ba)流體(ti)動能(neng)轉換(huan)成機(ji)械(xie)能，通過(guo)葉輪旋轉，在葉(ye)片.上取出(chu)與流量成(cheng)正比(bi)的頻(pin)率信号。與(yu)傳統(tong)渦輪(lun)流量計不(bu)同,該新型渦輪(lun)流量(liang)計的葉輪(lun)采用的(de)是(shi)3葉片(pian)長螺(luo)旋型結構(gou),葉輪外(wai)加(jia)一一(yi)個葉(ye)輪(lun)罩;葉輪(lun)罩加工(gong)成爲兩(liang)端對(dui)稱的台階(jie)形式,其(qi)中間部(bu)分和流量(liang)計内(nei)殼之(zhi)間(jian)的間隙非常小，隻有0.1~0.2mm;葉(ye)輪輪(lun)毂兩(liang)端采(cai)用半(ban)橢球(qiu)形結(jie)構,以緩(huan)和流量計進(jin)、出口速度(du)分布(bu)的急劇變(bian)化，提高葉輪旋(xuan)轉穩定性以及降低壓力(li)損失(shi)。另外(wai),該流(liu)量計(ji)沒有轉軸,軸承(cheng)直接(jie)套在葉輪罩上(shang),軸承(cheng)的定(ding)位通過(guo)前(qian)、後導(dao)流架(jia)和(he)葉輪罩(zhao)上的台(tai)階(jie)來實(shi)現。這種結(jie)構設(she)計的優(you)點(dian)是簡單、便(bian)于安(an)裝維(wei)護,在加工(gong)工藝(yi)上易(yi)于實現既(ji)定的(de)公(gong)差(cha)要求，從而(er)确保葉輪(lun)在殼體(ti)内平穩轉動(dong)。由于(yu)葉輪(lun)結構(gou)的(de)改進.新(xin)型渦(wo)輪(lun)流量計(ji)的計(ji)量特性上也表(biao)現出(chu)了與(yu)傳統渦輪(lun)流量(liang)計的(de)不(bu)同之處(chu)。一是由(you)于該流(liu)量計的葉輪尺(chi)寸較(jiao)大,葉(ye)輪需(xu)要較(jiao)大(da)流(liu)量推(tui)動才(cai)開(kai)始(shi)轉動(dong)，故始動流量較(jiao)大;而且小(xiao)流量(liang)時,作(zuo)用在葉輪(lun)上的(de)流(liu)體(ti)粘性(xing)阻力(li)矩和軸承(cheng)摩擦力(li)矩(ju)對流量計(ji)葉輪(lun)的旋(xuan)轉速度的(de)影響(xiang)要比(bi)大(da)流量時(shi)嚴重(zhong)得多(duo),因此(ci),流量計(ji)的儀表(biao)系數(shu)在(zai)整個量(liang)程範(fan)圍内的線(xian)性度不好(hao),需要對儀表(biao)系數進(jin)行修(xiu)正。二(er)是葉輪具有很強的(de)“整流(liu)”作用(yong)因,主要是由于螺旋(xuan)形葉輪結構能産生很(hen)強(qiang)的漩(xuan)渦作用(yong).加(jia)速和(he)增大(da)了葉(ye)輪結(jie)構内的紊(wen)流混(hun)合作用,實(shi)現了(le)能在較(jiao)短(duan)距離内将(jiang)含有(you)不同(tong)流動(dong)幹擾(rao)量的(de)流速(su)整流成爲(wei)相同(tong)的(de)流(liu)速分(fen)布。三(san)是流量計(ji)的流(liu)通能力降低，因(yin)此,壓力損(sun)失也要比(bi)傳統(tong)渦輪(lun)流量計的(de)壓力損失大。新型渦(wo)輪流量計(ji)結構(gou)示意圖如(ru)圖1所示

2試驗裝(zhuang)置
　　液體标(biao)準流(liu)量裝(zhuang)置(zhi)爲LJG41型球(qiu)式雙向(xiang)體(ti)積管檢定(ding)裝置(zhi)。該标(biao)準體積管(guan)的流(liu)量範圍爲1~50m3/h,重複(fu)性優(you)于(yu)0.2%,準(zhun)确度(du)爲0.035%,标準體(ti)積爲(wei)99.1344L。需要說明(ming)的是(shi)該檢(jian)定(ding)裝置主(zhu)要是用于容積(ji)式流(liu)量計的檢(jian)定,因此,在(zai)安裝被檢流(liu)量計管(guan)段上(shang)遊(you)并沒有足夠(gou)長的(de)直管(guan)段,其上遊(you)直接(jie).連接(jie)一個球閥(fa)，緊接着連接一個T型(xing)管路。主要(yao)是想利(li)用(yong)這樣的流(liu)量(liang)檢定裝(zhuang)置來檢驗該新型渦(wo)輪流量計(ji)是否具有容積(ji)式流(liu)量(liang)計的計(ji)量特點，即(ji)其上(shang)、:下遊無(wu)需直管(guan)段。
　　該(gai)試驗裝置(zhi)檢定流(liu)量(liang)計的(de)流程(cheng)如圖(tu)2所示(shi)。進行(hang)流量計檢(jian)定時(shi),根據JJG1037--2008《渦輪流量計檢定規(gui)程》9)的(de)要求(qiu)，在流(liu)量計(ji)的上遊安(an)裝壓(ya)力傳(chuan)感器(qi),在流量(liang)計(ji)的下(xia)遊安裝溫(wen)度傳(chuan)感器(qi)。渦輪(lun)變送(song)器與計(ji)算(suan)機采(cai)用屏蔽(bi)電纜連(lian)接。爲(wei)了(le)便(bian)于調節流(liu)量(liang),同時把(ba)變送器與(yu)流量積算儀連(lian)接,根(gen)據積(ji)算儀(yi)的瞬(shun)時流(liu)量(liang)顯示，調(diao)節每個檢(jian)定點流量(liang)的(de)大(da)小，保(bao)證每個檢定點的流(liu)量符合檢(jian)定規程(cheng)的(de)要求。
3試驗(yan)結(jie)果(guo)及分(fen)析
3.1基本性(xing)能試驗研究
　　該(gai)新型(xing)渦輪(lun)流(liu)量計的設計(ji)技術指标(biao)如下:公(gong)稱(cheng)直徑爲50mm,流(liu)量範圍爲(wei)6~30m'/h,計量準(zhun)确(que)度爲0.3級,重複性優于(yu)0.1%試驗介質(zhi)爲0号柴油(you),其運動粘(zhan)度爲(wei)3.6×10-6m2/s(20℃),環境(jing)溫度(du)爲9℃,相(xiang)對(dui)濕(shi)度爲(wei)65%。依據渦輪(lun)流量(liang)計檢(jian)定規程中(zhong)的要求選擇了(le)6個流(liu)量點進行(hang)試驗(yan),每(mei)個流量(liang)點的試驗次數(shu)爲6次(ci)。試(shi)驗時同(tong)時記錄每(mei)個流(liu)量點(dian)的(de)檢(jian)定條(tiao)件。例(li)如(ru),對(dui)試驗(yan)流量(liang)爲(wei)21m3/h時記錄(lu)的試(shi)驗條件如(ru)下:體積管(guan)液溫平均(jun)值(zhi)爲10.2℃,體積(ji)管表(biao)壓(ya)平均值(zhi)爲0.26MPa,流(liu)量計處液(ye)溫平均(jun)值(zhi)爲10.0℃,流(liu)量計處(chu)表(biao)壓平(ping)均值爲0.2MPa。
　　結合試驗數(shu)據,流量計(ji)的儀表系(xi)數、示值誤差(cha).和(he)重複(fu)性的計(ji)算(suan)過程(cheng)如下.
1)檢定(ding)條件(jian)下體積管的實(shi)際體積的計算(suan):

　　式中:Vij爲(wei)第i檢定(ding)點第j次(ci)檢定時(shi)标準體(ti)積(ji)管處(chu)的實際(ji)體積;Va爲(wei)标準體(ti)積(ji)管的(de)标準(zhun)體(ti)積(ji);D爲标(biao)準體積管(guan)的内徑;e爲(wei)标(biao)準(zhun)體積(ji)管的厚度;E爲标準體(ti)積管材料(liao)的彈(dan)性模(mo)量;(pa)ij爲(wei)第i檢(jian)定(ding)點第j次(ci)檢定(ding)時(shi)标準體(ti)積管(guan)處液(ye)體壓(ya)力;β。爲(wei)标(biao)準(zhun)體積(ji)管的體(ti)膨脹系(xi)數,(?s)ij爲第i檢(jian)定點第j次檢定時标(biao)準體積管(guan)處液(ye)體溫(wen)度(du)。
2)每(mei)個檢(jian)定點(dian)每(mei)次檢定時儀(yi)表(biao)系(xi)數的(de)計算:

　　式中(zhong):Kij爲第(di)i檢定(ding)點第j次檢(jian)定時所(suo)得(de)的儀(yi)表系(xi)數(shu);N;爲(wei)第i檢(jian)定點(dian)第j次檢定(ding)時流量計(ji)顯示(shi)儀表測得的脈沖數(shu);(?m)ij爲(wei)第i檢定(ding)點第j次檢(jian)定時(shi)流量計處(chu)的液(ye)體溫(wen)度;(pm)ij爲(wei)第i檢(jian)定點(dian)第j次(ci)檢定(ding)時流量計(ji)處的液體(ti)表(biao)壓力;β爲(wei)檢定用液(ye)體在(zai)檢定(ding)狀态(tai)下的(de)體膨脹系(xi)數;κ爲(wei)檢定(ding)用液(ye)體在(zai)檢定狀态下的(de)壓縮系數(shu)。
3)每個(ge)檢定(ding)點儀(yi)表系(xi)數的(de)計(ji)算:

　　表1爲(wei)6個流量檢(jian)定點的試(shi)驗數據依(yi)據式(1)至式(4)最後計算(suan)得到的每(mei)個檢定點(dian)的儀(yi)表系數和重複(fu)性。然(ran)後(hou)分(fen)别依(yi)據式(6)計算(suan)得到(dao)該流量計(ji)的最(zui)大示(shi)值誤(wu)差爲(wei)0.2069。試驗結(jie)果(guo)說明(ming)該新(xin)型渦(wo)輪流(liu)量計的(de)線(xian)性度(du)非常不好,但流(liu)量計(ji)的重複性非常(chang)好(hao),爲0.077%,故可(ke)對該(gai)流量(liang)計的(de)儀表系(xi)數進行(hang)非線性(xing)修(xiu)正,以擴大(da)其量程範(fan)圍0。另(ling)外,較(jiao)好的測量(liang)重複性說(shuo)明了該(gai)新型渦淪流量(liang)計(ji)具有(you)較好的抗流動(dong)幹擾能力(li),與文(wen)獻[7]中的研(yan)究結(jie)論是(shi)相一緻的(de)。

3.2儀表系數(shu)修正(zheng)
　　現有(you)速度(du)式流(liu)量計的儀表系數非(fei)線性修正(zheng)常用的方(fang)法有(you)線性插值法、三(san)次樣條插(cha)值法(fa)和最小二(er)乘法(fa):1-12]。考慮到(dao)新(xin)型渦輪流(liu)量計流量(liang)Q與儀表系(xi)數K的(de)關系(xi)曲線爲單(dan)調遞增關系，較(jiao)适合(he)采用(yong)線性(xing)插值方(fang)法進行修正(zheng)。以流量計(ji)檢定點(dian)作(zuo)爲插值函數的節點(dian)，即各檢定流量(liang)點Qi(i=0,1,.5)對(dui)應的儀表(biao)系數(shu)爲Ki(i=0,1,.5),采取分(fen)段插(cha)值對其他(ta)流量(liang)點的(de)儀表系數進(jin)行(hang)修正(zheng)，具體(ti)的計算表(biao)式爲:

　　爲(wei)了(le)考察(cha)流量計儀表系數修(xiu)正效(xiao)果,将(jiang)6個檢定點(dian)的儀(yi)表系數(shu)現(xian)場寫(xie)人流量積(ji)算儀，然後,在體(ti)積管(guan)标準裝置(zhi)上選(xuan)擇10個非檢定流(liu)量點進(jin)行試驗(yan),所得到的(de)試驗(yan)結果如表(biao)2所示。Q表是(shi)流量(liang)積算(suan)儀的顯示(shi)值,Q标(biao)是标(biao)準裝置的(de)示值,8。是(shi)兩者的(de)相對(dui)誤差,具體(ti)的計算公(gong)式爲:

　　結果(guo)表明(ming),通過(guo)儀表(biao)系數非線性修(xiu)正，流(liu)量計(ji).的相對(dui)示值誤(wu)差在(zai)+0.3%之内,故實(shi)現了既(ji)定的設(she)計要求。
4結(jie)論
　　在(zai)體積管标(biao)準裝(zhuang)置上對(dui)一(yi)新型(xing)渦輪流量(liang)計的計量(liang)性能進行(hang)了試驗研(yan)究。試(shi)驗結果表明，由(you)于該新(xin)型渦輪(lun)流量計(ji)的葉輪(lun)采用了3葉(ye)片長(zhang)螺旋(xuan)形結(jie)構,使(shi)流量(liang)計在(zai)抵抗(kang)來流(liu)速度畸變(bian)對計量特(te)性的(de)影響方面得到(dao)了明顯(xian)的(de)改善,不過(guo)也導緻了(le)流量計的線性(xing)度非(fei)常差,但流(liu)量計的重複性(xing)非常好。試驗結(jie)果同時(shi)也(ye)表明(ming),通過采用(yong)非線(xian)性修正後(hou)在全量程範圍内該(gai)新型(xing)渦(wo)淪(lun)流量(liang)計的(de)計量準确(que)度等級(ji)可(ke)達0.3級(ji),從而(er)爲安(an)裝空(kong)間受限(xian)場(chang)合,例(li)如機(ji)動油(you)料裝(zhuang)備上,提供(gong)了高精度的流量計(ji)量裝置。

以上内容源于網(wang)絡，如(ru)有侵權(quan)聯(lian)系即(ji)删除!