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影响气体涡轮流量计标定精度的因素及提高办法

由于生产的发展,煤碳、燃油的使用增加过快,造成环境污染越来越严重,为此大力发展天然气、煤气、沼气等清洁燃料的使用成为解决环境问题的一个重要手段,并且已取得了很大成效。燃气事业的发展使燃气贸易计量的准确性更加重要。因此,寻求高精度的计量仪表已成为燃气贸易中的一个不可忽视的重要问题,而标定方法和标定系统的选择是直接关系到流量计实际计量精度的关键。气体涡轮流量计是速度式的流量测量仪表,具有量程宽、重复性好等优点。在国内外燃气、石油化工等行业得到了广泛的使用。尽管涡轮表本身计量准确、精度高,但若出厂时对其标定不够准确,则直接影响其计量精度。在国外每台气体涡轮流量计投入使用前都必须进行严格的标定,所用的标准装置主要为“标准气体涡轮流量计”“音速喷嘴”钟罩式标准计量器“标准滚筒气体流量计”“标准旋转叶片气体流量计”等,其中前3种为常用的标准装置。为了确保其作为贸易结算依据及其公证性、准确性,提高气体涡轮流量计标定精度必不可少。
一、影响标定精度的因素
1、标准装置的影响
标准气体涡轮流量计具有标定精度高、标定速度快、成本低等优点,但随着时间的推移,由于其内部轴承及其他运动部件的磨损会造成标准涡轮表本身性能的改变,从而降低标定精度。因此标准涡轮表本身需要定期进行标定。且标准涡轮表口径越小,通过气体的流量越小,其精度受内部运动部件磨损的影响趋势也越大。因此,当需标定的涡轮表口径较小时(小于100mm),就不宜选用涡轮表作为标准装置。
钟罩式标准计量器标定流量计的流量范围受钟罩容积大小的制约。当钟罩体积较小时,测量过程中与待测表相比较的体积数就较小。则随机误差会增大,影响涡轮表大流量测试点的标定精度。
另外,影响音速喷嘴、钟罩式标准装的标定精度的因素还有容器内气体温度在短时间内不均匀,气体的含水量过大。环境的温度、湿度和压力变化等。
了解不同标准装置的特点,就可在实际标定中选择合适的标准装置。在条件允许的情况下尽可能地选用高精度的标准装置,因为标准装置本身的精度和操作程序直接影响待测涡轮表的标定精度。
2、速度分布畸变对标定精度的影响
涡轮表是速度式的流量测量仪表,其仪表特性直接受气体流动状态的影响。对其进口处的速度分布尤为敏感。进口流速的突变和流体的旋转可使测量误差达到不能允许的程度。在标定中,涡轮流量计之前一般有若十倍管道直径的直管段,但往往由于直管段长度不够,进口处流体的旋转采能彻底消除、或由于安装流量计时密封垫片突出而改变了流体和涡轮叶片之间的角度,这些影响往往使仪表常数变化2%或更多。
3、辅助测量装置对标定精度的影响
数据的正确采集依赖于温度、压力传感器、定时器、脉冲计数器的选取及安装位置的确定。如果传感器精度不够,则不能保证测量值的精度。如果传感器安装位置不合适,则不能正确测量通过标准装置及待测涡轮表的气体的实际温度、压力值。且可能会影响气体的流动状态,导致涡轮表进口处的速度分布不均,从而影响标定的精度。
二、提高标定精度的方法
1、合理选择标准装置
由于标准涡轮表本身的特点,它本身需要每年进行检定,当需标定的涡轮表口径较小时(小于100mm),就不宜选用涡轮表作为标准表。
鉴于流量越小,雷诺数越小,则忽略气体粘性造成的误差越太,所以音速喷嘴标准装置只适合标定大流量、大口径的涡轮表。保证喉径的加工精度,选择高精度的时间测量装置都是十分必要的。为使容器气体温度尽快均匀稳定,还应在容器内加装搅拌机。
一般用钟罩来标定小口径、小流量涡轮表,且选择钟罩时其容积一定要足够大,以保证大流量点标定的精度。为了保证水质的清洁,钟罩内的水应每天更换。当钟罩鼓起后,为了使钟罩内气体温度均匀,钟罩充满气后,应等待5分钟之后才能开始试验。另外,钟罩与音速喷嘴作为标准装置还需利用空调、干燥器等设旋保证标定所需的标准环境。