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高壓液體渦輪流量計(jì)的性能如何檢測(cè)及安裝圖

高壓渦輪流量計(jì)的性能測(cè)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(cè)試，該性能測(cè)試包括：耐久性試驗(yàn)、彎矩與扭矩試驗(yàn)、短時(shí)過(guò)載試驗(yàn)、擾動(dòng)試驗(yàn)、高低溫性能測(cè)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(cè)試：
 
渦輪流量計(jì)進(jìn)行耐久性測(cè)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
 
 

  還需確認(rèn)各種安裝位置是否影響測(cè)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(cè)試前后的指示誤差的變化量不得超過(guò)zui大允許誤差的 1/3。
   整個(gè)耐久性測(cè)試以 DN80-G100 樣機(jī)為例進(jìn)行說(shuō)明，首先是將三臺(tái)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(cè)試，經(jīng)過(guò) 7 000 h 運(yùn)行如圖 4 所示。

圖 4  耐久性測(cè)試數(shù)據(jù)圖表
 
Fig4 Durability test data chart
從圖 4 分析可知：
 
①該測(cè)試樣機(jī)滿(mǎn)足耐久性測(cè)試要求，指示誤差的變化量未超過(guò)zui大允許誤差的 1/3。
 
②軸承經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行磨合更趨于穩(wěn)定，長(zhǎng)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(cè)試：
 對(duì)于高壓渦輪流量計(jì)來(lái)說(shuō)，還應(yīng)當(dāng)詳細(xì)說(shuō)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(guò)試驗(yàn)直接獲得，彎矩測(cè)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(cè)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(cè)試主要針對(duì)流量計(jì)強(qiáng)度的校核，為了更有說(shuō)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(cè)試。而整個(gè)測(cè)試過(guò)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(cè)試結(jié)果表明在施加砝碼 F 之前、過(guò)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(cè)試裝置

 
3.3、第三方高壓實(shí)流檢定測(cè)試:

圖 6  常壓與高壓數(shù)據(jù)比對(duì)

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(mǎn)足工業(yè)貿(mào)易計(jì)量要求，將多臺(tái) DN80-G160 樣機(jī)發(fā)往第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)國(guó)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(jí)為 1.0 級(jí)，相對(duì)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(duì)編號(hào)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(duì)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：
 

 
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(gè)流量檢定點(diǎn)的示指誤差
 

 
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(duì)于常壓整體線性會(huì)向正向偏移 +0.65%。③高壓相對(duì)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(shì)。
 
根據(jù)實(shí)際流量計(jì)的所測(cè)得儀表系數(shù) K 更換對(duì)應(yīng)齒輪傳動(dòng)比，使機(jī)械表頭顯示部分和齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)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：

式中：tr —低頻脈沖當(dāng)量； i —計(jì)量芯內(nèi)部固定傳動(dòng)比；i^' —機(jī)械表頭顯示部分可調(diào)傳動(dòng)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(guò)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。