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(以下简称“涡轮表”)是速度式的流量测量仪表,具有量程宽(量程比Qmax:Qmin可达10:1至20:1)、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。在国外每台涡轮表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成为迫在眉睫的任务。
2 影响标定精度的因素
2.1 标准装置的影响
简要介绍3种标准装置:
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。
音速喷嘴的流体力学原理是:当喷嘴上游侧的气体通过喷嘴流出时,若喷嘴后的压力P1与喷嘴前的压力P0之比P1/P0小于某临界值时(当以空气为介质时为0.528),则在喷嘴出口截面上气流达到音速,并当压比P1/P0继续减少时,气流速度仍保持音速不变,于是在连接有被标定流量计的系统中产生固定不变的临界流量,再与所用时间相乘,可知通过标准装置的体积数。因此可作为流量标准装置来校验流量计。理想条件下音速喷嘴的标定精度很高,但气体是有粘性的,所以气体通过喷嘴时,要产生能量损失,因而造成标定误差。误差的大小与喷嘴形状、几何尺寸、表面加工质量及流过喉径的气体雷诺数有关。
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