摘要(yào):渦輪流量計 在安裝和使(shǐ)用過(guò)程中往往(wǎng)存(cún)在直管(guǎn)段口徑與(yǔ)流量計通徑不完全一緻的現(xiàn)象。選(xuǎn)取(qǔ)cl系列和(hé)lwgy系列渦輪(lún)流量(liàng)計，在燃油(yóu)動态(tài)流量标準裝置上進行了(le)上下(xià)遊直管段不同(tóng)口徑條件下的校準試驗(yàn)，從而(ér)得到(dào)直(zhí)管(guǎn)段口(kǒu)徑對(duì)渦輪流量(liàng)計k系數的(de)影響。試驗證(zhèng)明，直管(guǎn)段口(kǒu)徑所(suǒ)引入(rù)的誤(wù)差(chà)不可忽(hū)視，因(yīn)此在(zài)使用(yòng)或(huò)校準渦輪流(liú)量計(jì)時(shí)應務必(bì)保證直(zhí)管(guǎn)段口(kǒu)徑與(yǔ)流量(liàng)計通(tōng)徑一(yī)緻。
0引言
　　流(liú)量是現(xiàn)代(dài)工業(yè)測量(liàng)中的一個(gè)重要(yào)參數。渦輪(lún)流量計具有測(cè)量精(jīng)度(dù)高、量程(chéng)範(fàn)圍(wéi)寬、重(zhòng)複性(xìng)與動态特性好等特(tè)點［1］，廣泛用于流量測量領(lǐng)域，例(lì)如航空發(fā)動機試車台、發(fā)動機(jī)附(fù)件試驗(yàn)器、發(fā)動機半物(wù)理仿真(zhēn)試車台(tái)實驗(yàn)中均選用渦(wō)輪流量計對(duì)燃油流量進(jìn)行(háng)測量(liàng)［2-3］。
　　渦(wō)輪流量(liàng)計的安(ān)裝要求(qiú)較高，其上下遊(yóu)需有足夠長的直管(guǎn)段(duàn)，同軸同(tóng)口徑安(ān)裝(zhuāng)。美國(guó)國家标準與技(jì)術研究院(yuàn)(nist)曾對(duì)上遊安裝90°單彎(wān)頭和異面90°雙彎(wān)頭分(fèn)别進行了(le)試驗研(yán)究［4］，天津大學對上遊彎(wān)頭和漸(jiàn)縮(suō)管對(duì)渦輪(lún)流量(liàng)計測量性能(néng)進(jìn)行了試驗研究，并對渦輪(lún)流量計前(qián)導流器的結構(gòu)和性能也進(jìn)行(háng)了相(xiàng)關研究［5-6］，哈(hā)爾濱工業(yè)大學(xué)針對直管段長(zhǎng)度對(duì)渦輪流量計精(jīng)度的影響進行(háng)了(le)分析［7］。但是在渦輪流量(liàng)計的(de)使用(yòng)與檢定校準過程中(zhōng)，上下遊直(zhí)管段(duàn)的通徑(jìng)往(wǎng)往不(bú)會與流量(liàng)計的(de)通徑(jìng)完全一緻，同樣會直接影(yǐng)響渦輪流量計(jì)的準(zhǔn)确度和校(xiào)準結果(guǒ)，目前國(guó)内尚未進行相(xiàng)關的試驗。選取(qǔ)了典型(xíng)渦輪流量計，進行(háng)了渦(wō)輪流量計(jì)變口(kǒu)徑管(guǎn)路試驗。
1試(shì)驗裝置
　　渦(wō)輪流(liú)量計是(shì)一種流(liú)量測(cè)量儀表，流(liú)動流(liú)體(tǐ)的(de)動力(lì)驅使(shǐ)渦輪葉片(piàn)旋轉，其旋轉速(sù)度與體積(jī)流量(liàng)近似成(chéng)比(bǐ)例。通(tōng)過流量(liàng)計的流(liú)體體(tǐ)積值是以渦輪葉輪(lún)轉數(shù)爲基(jī)準的。渦(wō)輪(lún)流量計主(zhǔ)要由(yóu)傳感器和轉換器組成。使(shǐ)用儀表k系數或(huò)累積(jī)流量來計算流量計的示值誤差［8］。

　　式中(zhōng):k爲儀表(biǎo)系數，m-3或(huò)l-1;n爲流量(liàng)計顯示儀表測得的脈(mò)沖數;v爲(wèi)标準裝置測得的實際體積，m3或(huò)l。
所使(shǐ)用的(de)标準(zhǔn)裝置爲(wèi)燃油動(dòng)态流(liú)量(liàng)标準裝(zhuāng)置，該(gāi)裝置采用體積管(guǎn)法(fǎ)，測量(liàng)擴展不确定度(dù)爲u=0.05%(k=2)，其原理如圖(tú)1所示。

　　燃油動态(tài)流量(liàng)标(biāo)準裝置(zhì)的工作(zuò)原(yuán)理爲(wèi):工作過程(chéng)中電機旋轉(zhuǎn)，驅動滾(gǔn)珠絲杠帶動标準體積管活塞(sāi)左行，排出(chū)液體(tǐ)流經(jīng)控制閥門(mén)及被檢流量計後，經(jīng)過過濾器(qì)回到儲油(yóu)箱;同(tóng)時，儲油(yóu)箱裏的油經(jīng)過(guò)下(xià)遊管段進入标準體(tǐ)積管［9］。
2試驗(yàn)内容
　　選擇常用的cl系(xì)列渦輪(lún)流(liú)量計(jì)和lwgy系列渦(wō)輪流(liú)量(liàng)計進行試驗(yàn)。分别(bié)選取dn4，dn6和dn10口徑的(de)流量(liàng)計，且(qiě)均爲0.5級。
　　圖2爲渦(wō)輪流量計(jì)的安裝示意圖(tú)，圖中(zhōng)d爲被校渦輪流(liú)量計的通徑，d爲(wèi)上下遊(yóu)直管段(duàn)的内(nèi)壁(bì)直徑。依(yī)據jjg1037-2008《渦輪流量計(jì)檢定規程》的(de)要(yào)求，保證(zhèng)上(shàng)下遊的直(zhí)管(guǎn)段與被(bèi)校流量計(jì)同軸(zhóu)安裝，并(bìng)且連接(jiē)處的密封(fēng)墊不得凸入流(liú)體管(guǎn)道内［9］，上遊(yóu)直管段長(zhǎng)度爲20d，下遊(yóu)直(zhí)管段長度爲10d。試驗過(guò)程(chéng)中，保(bǎo)證試驗(yàn)流(liú)體爲(wèi)單相液體(tǐ)，介質(zhì)爲航空燃油Ｒp-3。

　　在試驗過程中，爲(wèi)每隻(zhī)流量(liàng)計(jì)配制了7組不(bú)同口徑的直管段，對每隻(zhī)流量(liàng)計進行7次(cì)校準測(cè)試。設k爲(wèi)渦輪(lún)流量計通(tōng)徑與(yǔ)直管段通(tōng)徑的比值，則有(yǒu)

　　其中，0.75＜k＜1.2。在此(cǐ)基(jī)礎(chǔ)上，每(měi)次試(shì)驗過(guò)程中，根(gēn)據(jù)流量(liàng)計的(de)流量(liàng)範圍，選取9個流(liú)量點(diǎn)，每個流量(liàng)點校(xiào)準3次。流量計的銘牌(pái)信息(xī)及直(zhí)管段口徑(jìng)選擇(zé)詳(xiáng)見表1。

3試(shì)驗結(jié)果
　　選取h=1，即以上(shàng)下遊管路直徑(jìng)與渦輪流量計的口徑完全一緻時渦輪(lún)流量計的值作爲(wèi)标(biāo)準值，用ku表(biǎo)示，根據式(3)對(duì)其它工況下試驗數據進行無量綱化(huà)。

　　式中(zhōng):e爲其(qí)它工況與(yǔ)标準(zhǔn)工況(kuàng)下的(de)系(xì)數差值(zhí)比;ku爲(wèi)标準工況(kuàng)下的儀表系數，m-3或l-1;ki爲(wèi)其它工況(kuàng)下的儀表(biǎo)系數(shù)，m-3或l-1。
　　圖3～圖(tú)8分别爲(wèi)流量(liàng)計的(de)k系數(shù)曲線(xiàn)圖和無量(liàng)綱化後的(de)差值(zhí)比曲線圖。

　　從(cóng)k系數曲線(xiàn)圖中(zhōng)可以(yǐ)看出，不同(tóng)直管(guǎn)段口徑會(huì)影響儀表k系數(shù)，但是(shì)與儀表本(běn)身k系數的變化趨勢一緻(zhì)。

　　從k系數差(chà)值(zhí)比(bǐ)曲線圖中(zhōng)可以看出(chū)，直(zhí)管段(duàn)通徑d與(yǔ)流量(liàng)計通徑d的(de)差值越大，則對k系數的影響越(yuè)嚴重(zhòng)。對于cl系列(liè)渦輪流量(liàng)計，若(ruò)d＜d，則儀(yí)表k系(xì)數會減小(xiǎo);若(ruò)d＞d，則儀表(biǎo)k系數會增(zēng)大;而對于lwgy系列(liè)渦輪(lún)流量(liàng)計，d的(de)變化(huà)與儀(yí)表k系數之(zhī)間無明顯對應(yīng)關系(xì)。
　　通過式(4)對(duì)不同工況下儀(yí)表系數(shù)波動Δ情(qíng)況進行計(jì)算。

　　式中:kmax爲同(tóng)一流量(liàng)點下(xià)不同工況(kuàng)下儀表(biǎo)系數最(zuì)大值(zhí);kmin爲(wèi)同一流(liú)量點下不同工(gōng)況下儀表(biǎo)系數最小值。
　　從(cóng)表2中(zhōng)可以(yǐ)得到，試驗中系數最大相(xiàng)差2.7%之多，所選(xuǎn)進(jìn)行試驗渦輪流(liú)量計(jì)最大(dà)允許誤差(chà)爲(wèi)0.5級(jí)，直管(guǎn)段(duàn)口徑改變造成的誤(wù)差(chà)遠遠(yuǎn)超過(guò)流量(liàng)計的最大(dà)允(yǔn)許誤差(chà)。

4結論
　　在渦輪流(liú)量(liàng)計的(de)檢定校(xiào)準過程中(zhōng)，校(xiào)準實驗室會(huì)保證(zhèng)直管(guǎn)段口徑與流量(liàng)計口徑一(yī)緻，而在實際使(shǐ)用過(guò)程中，直管(guǎn)段口徑往(wǎng)往很難滿(mǎn)足(zú)要求，因(yīn)此直接應(yīng)用檢(jiǎn)定(dìng)校(xiào)準結果，勢(shì)必引入誤(wù)差(chà)。建(jiàn)議各單位在設(shè)計渦輪流(liú)量計(jì)上下遊管路時(shí)務必(bì)保證jjg1037-2008《渦輪(lún)流量(liàng)計檢定規(guī)程》中的安(ān)裝條(tiáo)件，對(duì)于(yú) 精度高(gāo)渦輪(lún)流(liú)量計 ，必(bì)要時(shí)，應當将渦(wō)輪流量(liàng)計上下(xià)遊直管段與流量計一(yī)同(tóng)送至(zhì)檢定(dìng)單位，以減(jiǎn)少直(zhí)管(guǎn)段口徑(jìng)和長(zhǎng)度不(bú)同而(ér)引入的誤(wù)差。

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