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高壓液體渦輪流量計(jì)的性能如何檢測及安裝圖
江蘇奧科儀表有限公司
高壓液體渦輪流量計(jì)的性能如何檢測及安裝圖
高壓渦輪流量計(jì)的性能測試：
該 流 量 計(jì) 的 研 制 以 歐 盟 標(biāo) 準(zhǔn) EN 12261：2002（Measurement of natural gas flow by turbine meters) 與 OIML R137-1 作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)依據(jù)并嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測試,，該性能測試包括：耐久性試驗(yàn),、彎矩與扭矩試驗(yàn),、短時過載試驗(yàn),、擾動試驗(yàn),、高低溫性能測試等,；本文詳細(xì)介紹耐久性試驗(yàn),、彎矩與扭矩試驗(yàn)。
3.1,、耐久性測試：
渦輪流量計(jì)進(jìn)行耐久性測試的目的在于確認(rèn)流量計(jì)在條件下,、額定的使用壽命里的計(jì)量性能是否符合上述的分段要求，即
| Q min ≤ Q<Q t | ± 2% |
| ±1% | |
| Qt ≤ Q ≤ Q max |
還需確認(rèn)各種安裝位置是否影響測試樣機(jī)的計(jì)量性能,，安裝位置可分為：水平方向,、垂直向上與垂直向下；而且不同安裝位置樣機(jī)在耐久性測試前后的指示誤差的變化量不得超過zui大允許誤差的 1/3,。
整個耐久性測試以 DN80-G100 樣機(jī)為例進(jìn)行說明,，首先是將三臺樣機(jī)分別安裝在不同安裝位置的同一管道中，其管道是由 0.8 MPa 壓縮氣體為介質(zhì)以樣機(jī)zui大流量進(jìn)行循環(huán)運(yùn)行,，以每1 000 h 為運(yùn)行周期將樣機(jī)拆卸并在標(biāo)準(zhǔn)氣體流量裝置做相應(yīng)性能測試,，經(jīng)過 7 000 h 運(yùn)行如圖 4 所示。
圖 4 耐久性測試數(shù)據(jù)圖表
Fig4 Durability test data chart
從圖 4 分析可知：
①該測試樣機(jī)滿足耐久性測試要求,，指示誤差的變化量未超過zui大允許誤差的 1/3,。
②軸承經(jīng)過長時間運(yùn)行磨合更趨于穩(wěn)定，長期運(yùn)行后非線性段更趨于理想特性曲線,。
3.2,、彎矩與扭矩測試：
對于高壓渦輪流量計(jì)來說，還應(yīng)當(dāng)詳細(xì)說明流量計(jì)所需求的彎曲與扭力力矩的保護(hù)水平,。此數(shù)據(jù)是通過試驗(yàn)直接獲得,，彎矩測試裝置如圖 5-a 所示，直管段 1 連接氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,，在直管段 2 預(yù)先確定的力臂 L 位置附加垂直方向的力 F 而形成彎矩 M,；扭矩測試裝置如圖 5-b 所示，直管段 1 連接氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,，在直管段 2 側(cè)面預(yù)先確定的力臂 L 位置附加垂直方向的力 F 而形成扭矩 T,。而彎矩與扭矩均是作用于流量計(jì)入口與出口法蘭處。由于此項(xiàng)測試主要針對流量計(jì)強(qiáng)度的校核,，為了更有說服力,、提高可靠性，故將鋁合金殼體的中低壓渦輪流量計(jì) DN80-G100 用于此次測試,。而整個測試過程是將砝碼 F 按 EN12261 表 10 中要求 1 倍,、2 倍直至做到 4 倍（即力矩為 3 040 N·m），未發(fā)現(xiàn)流量計(jì)殼體有任何異常變化,。而測試結(jié)果表明在施加砝碼 F 之前,、過后得到的指示誤差與施加砝碼 F 之前的指示誤差未有明顯變化。
圖 5-b 扭矩測試裝置
3.3,、第三方高壓實(shí)流檢定測試:
圖 6 常壓與高壓數(shù)據(jù)比對
為了確認(rèn)高壓渦輪流量計(jì)在高壓氣體介質(zhì)中計(jì)量性能是否滿足工業(yè)貿(mào)易計(jì)量要求,，將多臺 DN80-G160 樣機(jī)發(fā)往第三方檢測機(jī)構(gòu)國家石油天然氣大流量計(jì)量站南京分站進(jìn)行 6 MPa 實(shí)流檢定,；檢定合格，準(zhǔn)確度等級為 1.0 級,，相對于常壓檢定數(shù)據(jù)樣機(jī)的儀表系數(shù) K 有所偏移,，但仍在允許誤差范圍內(nèi)。其中南京分站使用小流量標(biāo)準(zhǔn)裝置對編號為 131228041 的 DN80 渦輪流量計(jì)進(jìn)行檢定,，該樣機(jī)在常壓與高壓檢定比對數(shù)據(jù)如圖 6 所示,。而流量計(jì)的儀表系數(shù) K 的計(jì)算如下：
| (7) | ||
| K = | ( K i ) max + ( Ki )min | |
| 2 | ||
式中：K— 流量計(jì)的儀表系數(shù)；
( Ki )max — 流量計(jì)在 qt 到 qmax 流量范圍各流量檢定點(diǎn)得到的 Ki 中的zui大值,；
(Ki )min — 流量計(jì)在 qt 到 qmax 流量范圍各流量檢定點(diǎn)得到的 Ki 中的zui小值,；
而各個流量檢定點(diǎn)的示指誤差
| Ei = | K i − K | ( %) | (8) |
| K | |||
根據(jù)上式 (7)、(8) 并結(jié)合圖 6 可得出,。①該樣機(jī)*工業(yè)貿(mào)易計(jì)量的指示誤差要求,。②高壓相對于常壓整體線性會向正向偏移 +0.65%。③高壓相對于常壓整體線性較為平穩(wěn),，而且線性誤差有向理想誤差曲線靠攏的趨勢,。
根據(jù)實(shí)際流量計(jì)的所測得儀表系數(shù) K 更換對應(yīng)齒輪傳動比，使機(jī)械表頭顯示部分和齒輪轉(zhuǎn)動發(fā)出低頻脈沖輸出均與高頻脈沖輸出匹配,，實(shí)際三者關(guān)系如下：
| K = | i × i ' × Z |
| （9） | |
| tr |
式中：tr —低頻脈沖當(dāng)量,； i —計(jì)量芯內(nèi)部固定傳動比；i' —機(jī)械表頭顯示部分可調(diào)傳動比,。
在機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中,，為了降低齒輪模具的投入成本，應(yīng)通過試驗(yàn)確認(rèn)流量計(jì) K 與 i ,，以控制 i' 在不同口徑不同流量范圍內(nèi)的可調(diào)區(qū)間均是一致的,。