摘(zhāi)要:葉輪(lún)是(shì)渦輪(lún)流量(liàng)計
的重要組成(chéng)部分,根據(jù)理論模(mó)型可知(zhī)，葉輪對渦(wō)輪流(liú)量計的(de)計量性能具有(yǒu)一定的(de)影響(xiǎng)。針(zhēn)對不同(tóng)葉輪(lún)對渦輪流(liú)量計的影(yǐng)響,通(tōng)過試驗的方法(fǎ),分析了改(gǎi)變葉(yè)輪(lún)傾斜角對渦(wō)輪流(liú).量計(jì)計量性能的(de)影響。結(jié)果表(biǎo)明(míng),角度較(jiào)大的(de)葉(yè)輪b對其(qí)誤差曲線(xiàn)影響(xiǎng)較小;角度較小(xiǎo)的葉(yè)輪(lún)a對其誤(wù)差曲(qǔ)線影(yǐng)響較(jiào)大。
渦輪流量計具有(yǒu)精度(dù)高、重(zhòng)複性好、結構簡(jiǎn)單、測量範圍廣(guǎng)、體積小、質(zhì)量輕(qīng)、壓力(lì)損失小、維修方(fāng)便(biàn)等優點,被廣泛(fàn)應(yīng)用在(zài)石油、化工、冶金、城市燃(rán)氣管網(wǎng)等行業中(zhōng)1。随着(zhe)渦輪流量計的(de)大量(liàng)使用(yòng)，用戶(hù)對其(qí)計量(liàng)準确(què)度的要求(qiú)也越(yuè)來越(yuè)高。
葉輪傾(qīng)斜角θ或葉(yè)片數(shù)z是渦輪流(liú)量計(jì)設計中(zhōng)的(de)重要(yào)參數,直(zhí)接(jiē)影響(xiǎng)流量計的計量(liàng)性能(néng)。θ角減(jiǎn)小，當(dāng)進人流量(liàng)計被(bèi)測流體流(liú)速相同時，葉輪(lún)速度(dù)将提(tí)高。當其它(tā)條(tiáo)件(jiàn)不(bú)變(biàn)時,随(suí)着θ角減小,葉輪轉速增(zēng)大(dà),提高.了儀(yí)表(biǎo)的靈敏(mǐn)度。但轉速提高使阻力矩增大(dà),被測(cè)流體的(de)壓(yā)力損(sǔn)失增(zēng)大,軸(zhóu)承磨損增(zēng)大，儀表壽(shòu)命降(jiàng)低。
在(zài)研發氣休(xiū)渦輪(lún)流量計的過程(chéng)中，針對葉(yè)輪傾(qīng)斜角(jiǎo)θ大(dà)小的改(gǎi)變對渦輪流量計性能的影響(xiǎng)進行(háng)研(yán)究(jiū)。
1渦(wō)輪(lún)流量(liàng)計的測量(liàng)原理與結構
1.1基本結構(gòu)
渦輪流(liú)量計主要(yào)山整(zhěng)流器(qì)、葉輪、磁(cí)性(xìng)聯軸器(qì)、機(jī)械計數器、内輪(lún)變速(sù)器等組件組成(chéng)。
1.2 基本原理
渦輪(lún)流量計是(shì)一-種(zhǒng)流體(tǐ)測量(liàng)裝置，流體的動力驅(qū)使葉(yè)輪(lún)旋轉,其旋轉速度與體積流(liú)量近似成(chéng)正比例。通(tōng)過流量計的流(liú)體體(tǐ)積是基于葉輪的旋(xuán)轉數得到(dào)的,主(zhǔ)要(yào)是運用(yòng)磁電(diàn)轉換裝置或者機(jī)械輸出裝置将渦輪轉(zhuǎn)速轉化(huà)成電脈(mò)沖,二次儀(yí)表進(jìn)行計算和顯示，由單(dān)位(wèi)時(shí)間内(nèi)電脈沖(chòng)和(hé)累計(jì)電脈(mò)沖數來反(fǎn)映瞬(shùn)時和累計流量(liàng)。
1.3 葉輪(lún)
渦輪(lún)葉輪(lún)亦(yì)稱葉輪(lún)，一般(bān)采(cǎi)用工程塑(sù)料、鋼或(huò)鋁合金材質,其作用是把(bǎ)流(liú)體(tǐ)動能轉換成機(jī)械能(néng)。按照設計(jì)要求,葉輪葉片數爲(wèi)z= 12~20,葉片傾斜(xié)角θ=30~45°,重疊度(dù)爲1~1.2,葉片與(yǔ)内機光(guāng)間(jiān)隙爲0.5~1 mn。爲提高渦輪流(liú)量計的計量性(xìng)能，可适當增加(jiā)葉片數或(huò)調整(zhěng)傾斜(xié)角3)
1.4理論依(yī)據
渦輪流(liú)量計的數(shù)學模型爲(wèi)
式中:j爲渦(wō)輪(lún)的(de)轉動慣量;w爲渦(wō)輪葉輪的(de)旋轉(zhuǎn)角速(sù)度;7,爲流體(tǐ)對葉片産生的(de)推動(dòng)力矩;tm爲渦(wō)輪軸與(yǔ)軸承之間摩(mó)擦(cā)産生的機械摩擦阻力(lì)矩(jǔ);ts爲(wèi)流(liú)體通過(guò)渦輪時(shí)産生的流動(dòng)阻(zǔ)力(lì)矩;tm爲(wèi)電磁轉(zhuǎn)換(huàn)器對(duì)渦輪産生的電磁阻力矩;z爲渦(wō)輪葉片數;θ爲葉片傾斜角;r爲葉(yè)片的平(píng)均半徑(jìng);a爲流(liú)通截(jié)面積(jī);p爲流體的密度(dù);f爲信号脈沖頻率;q爲(wèi)體積流量(liàng);k爲儀表(biǎo)系(xì)數;q。爲(wèi)瞬時(shí)體積流量(liàng)。
根(gēn)據數學(xué)模型(xíng)可以(yǐ)定性判斷(duàn)出渦(wō)輪流(liú)量計(jì)的計量性能與葉輪的(de)葉片傾斜角有關，筆者(zhě)選取不同(tóng)θ角的(de)葉輪(lún)在同(tóng)一台渦輪流(liú)量(liàng)計上進行試(shì)驗(yàn)，分析(xī)其(qí)對渦輪流量計的(de)影(yǐng)響。
2試驗及試(shì)驗(yàn)數(shù)據分析
2.1試驗(yàn)介紹
試(shì)驗選取相同内(nèi)徑、外(wài)徑的葉輪(lún),隻是(shì)葉輪的傾(qīng)斜角、葉片(piàn)數及(jí)質量可能(néng)不同,對渦(wō)輪(lún)流量計(jì)的性能進行研(yán)究。葉輪傾斜角(jiǎo)的平面圖如圖(tú)1所示(shì)。
2.2試(shì)驗及試(shì)驗數據處理
計(jì)算(suàn)流(liú)量計的相(xiàng)對示;值誤差爲(wèi):
式中:eij爲(wèi)第i檢定(dìng)點第(dì)j次檢(jiǎn)定被(bèi)檢流量計的相對(duì)示值誤差,%;vij爲(wèi)第i檢(jiǎn)定點第j次(cì)檢定時(shí)流量計顯示的(de)累(lèi)積流(liú)量值,m3;(v,)ij爲第(dì)i檢定(dìng)點第j次檢(jiǎn)定時(shí)标準(zhǔn)器(qì)換(huàn)算到(dào)流量計處狀态(tài)的累(lèi)積(jī)流(liú)量值(zhí),m3。
試驗(yàn)選取(qǔ)一台0.5級标準(zhǔn)的(de)tgm/g250/dn80/pn16氣體(tǐ)渦輪流(liú)量計，選用兩種不(bú)同參數的葉(yè)輪,在試(shì)驗中(zhōng)研究葉輪(lún)對渦輪流量計(jì)計量性(xìng)能的影(yǐng)響。
試驗所用葉輪a與b的差别見(jiàn)表1。
試(shì)驗之(zhī)前，分(fèn)别對裝有不同(tóng)葉輪的渦輪流(liú)量計進(jìn)行(háng)空載(zǎi)計時,見(jiàn)表(biǎo)2。
選用葉輪a時的試驗(yàn)數據(jù)見表(biǎo)3。
選用(yòng)葉輪b時的試驗數據見表4。
根據表3和表(biǎo)4作(zuò)出葉輪a和(hé)葉輪b的誤(wù)差曲線圖(tú),如圖2和圖(tú)3所示,葉輪(lún)a在流量20~400 m2/h時(shí),0.5級是合格的，在100m3/h誤差(chà)出現突(tū)變(biàn)情況(kuàng);葉輪b在流量12~400m*/h時(shí),0.5級是合格的。
根據表3和(hé)表4作出葉輪a和(hé)葉(yè)輪b的(de)誤差對比圖,如圖(tú)4所示。
由(yóu)圖4可(kě)以看(kàn)出，葉輪(lún)b的誤差曲線在流量點50~400 m3/h的線性比(bǐ)葉輪a的線性要(yào)好;在流量點8~12 m3/h，誤(wù)差大概爲-1%~- -3%左右(yòu)，均爲不合格點(diǎn)。
3結論(lùn)
通過試驗，分别(bié)對不同傾(qīng)斜角葉輪進行研究,得出如下(xià)結論(lùn):
(1)葉輪(lún)b在小(xiǎo)流量點的誤差(chà)優于葉輪a;
(2)兩葉(yè)輪在流量(liàng)點100m3/h都(dōu)出現誤差突變;
(3)葉輪a在線(xiàn)性區(qū)誤差更(gèng)趨近零點;
(4)葉(yè)輪b在線性(xìng)區(qū)誤差偏離零(líng)點,但(dàn)是(shì)仍在(zài)誤(wù):差範圍(wéi)内(nèi);
(5)對于(yú)量程大的渦輪(lún)流量計,應該優(yōu)選傾斜角較小(xiǎo)的葉輪(lún);而對于(yú)量程小的(de)渦輪(lún)流量計(jì)，應(yīng)該優(yōu)選傾(qīng)斜(xié)角較大(dà)的葉輪(lún);
(6)在(zài)小流(liú)量點(diǎn)區域,不管(guǎn)是葉(yè)輪a還(hái)是葉(yè)輪b,計量(liàng)誤差仍(réng)然很大(dà)。
總之，葉(yè)輪傾斜角隻影(yǐng)響誤(wù)差曲(qǔ)線在(zài)線性區偏離零點的幅度,但是(shì)在小(xiǎo)流量點誤(wù)差仍(réng)然很大,給(gěi)貿易計量帶來了不公(gōng)平(píng)，因此,接下(xià)來的研究工作主要是解(jiě)決小流量(liàng)點誤(wù)差偏(piān)大的(de)問題。
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