1、书书书?第一作者简介?王佩广?男?高级工程师?博士?从事城镇燃气计量?燃气户内安全技术研究工作?收稿日期?修回日期?燃气设备与材料?介质种类和参数对涡轮流量计标定的影响王佩广?黄东虹?边海龙?张?翰?董新利?北京市燃气集团研究院?北京?北京市燃气集团检测技术中心?北京?摘?要?以?气体涡轮流量计为研究对象?对涡轮流量计在不同介质?不同压力下的流量计仪表系数进行实验研究?分析流量计计量性能?不同介质标定的仪表系数具有明显的差异性?为保证公平贸易?在同一计量系统中使用的流量计宜使用同一种介质进行标定?关键词?涡轮流量计标定?仪表系数?示值相对误差中图分类号?文献标志码?文章编号?概述涡轮流量计是城
2、镇燃气行业常用的一种速度式计量仪表?一般由涡轮?导流器?轴和轴承组件以及磁电转换器组成?涡轮转速与流体的流速成比例?通过测量涡轮转速即可计算出管道内流体的体积流量?涡轮流量计具有测量精度高?重复性和稳定性好?测量范围宽?抗干扰能力强等优点?因此在城镇燃气行业的天然气贸易计量中广泛采用?按规定?用于贸易计量的流量计须进行周期检定?涡轮流量计可以采用空气或天然气进行检定?有学者研究表明?涡轮流量计计量性能受流体物性参数的影响较大?不同介质?不同压力下其计量性能存在一定的差异?本文从流量计仪表系数入手?对涡轮流量计在不同介质?不同压力下的流量计仪表系数变化开展实验研究?探讨流量计计量性能?流量计仪表
3、系数?也称?系数?简称仪表系数?是单位体积流体?通过流量计传感器时?传感器输出的信号脉冲数?是表征流量计计量性能的参数之一?理想的仪表系数仅与仪表结构参数有关?但在实际测量过程中?仪表系数还与流体特性?轴承阻尼?润滑油黏度等有关?随着流量计使用时间延长?内部的机械磨损?介质的堵塞等都会使仪表系数发生变化?因此需要每次检定时对仪表系数重新进行校准?由于空气与天然气的物性参数及状态参数不同?因此有必要通过实验研究空气与天然气是否对仪表系数产生影响?本文涉及的压力除特别说明之处外?指绝对压力?仪表系数的计算式仪表系数?的计算式为?()?式中?仪表系数?涡轮叶片数量?涡轮叶片与流道轴线的夹角?流体推动
4、力作用在叶片上的平均半径?流通截面积?机械摩擦阻力矩?流体密度?流体的体积流量?流体阻力矩?从式?可以看出?机械摩擦阻力矩和流体阻力矩是影响?的主要因素?机械摩擦阻力矩决定了流量计的始动流量?它的值越小?流量计的始动流量越小?量程越宽?涡轮开始旋转以后?流体阻力矩?第?卷?第?期?年?月煤 气 与 热 力?成为影响计量精度的主要因素?根据前人研究的成果?在不同的流动状态下?流体产生阻力的机理不同?因而流体阻力矩的计算方法有所不同?仪表系数的实验测定实验选用了?台?的涡轮流量计?主要参数见表?实验依据?涡轮流量计检定规程?第?款进行?表?实验用涡轮流量计参数准确度等级流量范围?最大承受压力?本文
5、涉及的体积流量为标况?温度为?压力为?流量?体积为标况体积?分别在压力为?的常压空气装置?压力为?高压空气装置以及压力为?天然气装置上对实验用流量计进行校准实验?计算不同条件下仪表系数?在?范围内选取体积流量分别为?等流量点进行校准实验?每个流量点重复校准?次?根据?第?款?仪表系数按式?进行计算?式中?第?个流量点第?次校准的仪表系数?第?个流量点第?次校准时所测信号脉冲数?第?个流量点第?次校准时的大气压力?被检表处的压力?表压?标准表处压力?表压?第?个流量点第?次校准时标准表 处 的 温 度?被 检 表 处 的温度?第?个流量点第?次校准时标准表处的气体压缩因子?被检表处的气体压缩因子
6、?第?个流量点第?次校准时标准表所测实际体积?第?个流量点的仪表系数取?次的平均值?数据分析涡轮流量计不同介质和参数下的计量性能对比应当基于流动相似准则?雷诺数可用来表征流体流动情况?其物理意义是惯性力和黏性力的比?比较涡轮流量计的计量性能应在相同数量级的雷诺数范围内进行比较?实验中不同介质?不同状态参数的雷诺数与流量计示值相对误差的关系见图?图?不同介质?不同状态参数的雷诺数与流量计示值相对误差的关系由图?可以看出?由于在常压空气?高压天然气下两者雷诺数相差巨大?并不符合相似准则?因此这两者的数据对比并不具有参考价值?即常压空气的标定结果不能说明流量计在高压实流状态下的计量性能?压力为?空气下的雷诺数与?天然气雷诺数具有一定的重合区?该条件下的数据对比才有意义?不同介质?不同状态参数的示值相对误差随流量的变化见图?不同介质?不同状态参数的仪表系数随流量的变化见图?压力的影响对比图?可以看出?仪表系数与标定介质的物性参数和介质状态参数有一定关联?当用空气作为标定介质时?不同压力下仪表系数的变化趋势一致?都随着流量增加而变小并逐步趋于稳定?说明流量计流量越大?其计量稳定性越好?在小流量区
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