在实际使用过程中,由于涡轮转子的转动惯量、介质来流旋涡、介质来流压力波动、流量计及管道的振动、介质来流污染度、介质来流温度变化等影响,会造成涡轮流量计准确度测量误差。
1.漩涡流对涡轮流量计测量准确度的影响
当燃油绕过障碍物如阀门、油滤、流量计时都会产生漩涡流动。为保持涡轮流量计仪表系数K为定值,流过涡轮流量计的来流速度应保持不变、减小来流速度畸变,以消除漩涡流的影响。为使流经涡轮流量计的介质来流速度畸变尽可能的小,在涡轮流量计上下游均设置一定长度的直管段,使介质来流发展成为层流或水力光滑管的流型。
根据涡轮流量计上游直管段长度变化时仪表系数的变化情况研究,可知涡轮流量计上游直管段越长,旋涡流动对仪表常数影响就越小,在旋转来流中的特性研究,正旋转来流会使仪表常数偏大,而负旋转则会使仪表常数偏小。如图3所示。随着上游直管段长度的增加,漩涡流动的旋转流强度会随之衰减;涡轮流量计越靠近漩涡流动的源头,涡轮流量计的精度就越差。因此,在安装涡轮流量计时,在流量计.上游和下游分别设置一定长度的直管段可以显著削弱漩涡流动,提高涡轮流量计的测量精度。
2.脉动流对涡轮流量计测量准确度的影响
脉动流指流体在测量区域的流速是时间的函数,但在一个足够长的时间段内有一个相对稳定的平均值。脉动流-般由齿轮泵、离心泵、压力调节阀、电液伺服阀、电磁阀等的作动产生。脉动流产生的来源有多种,可来源于往复旋转的机械部件,如燃油增压泵;可来源于管道或支架振动,如系统共振或支架颤振;可来源于压力调节阀或流量控制阀的快速的压力或流量调节;也可来源于流体管道阀门、节流喷嘴的周期性作动;还可来源于系统节流孔板、弯头等几何特征而引起的流体振动和湍流。如图4燃油出口阀门作动引起的脉动流。
流量计来流存在脉动流,会导致流量计测量误差增大,甚至输出频率不稳定。对特定的涡轮流量计和不同的脉动流,可通过涡轮叶片旋转角加速度与脉动流各参数的关系计算出在脉动周期内各离散点所对应的涡轮叶片的旋转角加速度并生成脉动频率曲线。
进口脉动流会导致涡轮流量计测量结果产生偏差,计算表明该偏差为正偏差,即测量值比真值偏大。脉动流的频率和振幅是涡轮流量计产生测量偏差的主要影响因素。当涡轮转子叶片的角频率与涡轮流量计进0脉动流的脉动频率相等时,涡轮流量计的响应曲线与输入脉动曲线相似,其测量结果接近真实值;当涡轮流量计转子叶片角频率大于进0脉动流的脉动频率时,进0脉动流引起的测量偏差相对较小,涡轮流量计测量偏差随进0脉动流的脉动振幅增大而减小;当涡轮流量计转子叶片角频率小于进口脉动流的脉动频率时,进0脉动流引起的测量偏差相对较大,涡轮流量计测量偏差随进口脉动流的振动振幅增大而增大。当流体介质中混入游离空气,会进一步增大脉动流的脉动振幅。
3.黏度对涡轮流量计测量准确度的影响
被测流体黏度变化会影响涡轮流量计的仪表系数。被测流体黏度会随流体温度的变化而变化,其雷诺数会相应变化,单位流体经过涡轮流量计时流阻会相应改变,进而改变转子叶片的输出频率,造成涡轮流量计仪表系数的变化(当粘度升高时,涡轮流量计的测量准确度会略有下降)。(RP-3在20℃时的粘度不小于1.25mm2/s)。在被测流体的温度变化区间大时,应考虑温度变化对涡轮流量计测量结果的影响,并进行温度修正。
4.燃油污染度对涡轮流量计测量准确度的影响
涡轮流量计为高精度计量仪表,转子叶片和流量计内表面的表面粗糙度等级高。涡轮是高速机械转动部件,转子叶片与壳体间隙很小。燃油中的颗粒杂质会造成轴承磨损及转子卡滞,若杂质颗粒吸附在转子叶片表面,会增大转子叶片的转动惯量。燃油中的游离水分子会造成流量计内部锈蚀,降低转子叶片和流量计内表面的表面粗糙度等级。增大转子叶片的转动惯量以及低转子叶片和流量计内表面的表面粗糙度等级,会增大流量计的响应失真程度。
5.电磁干扰对涡轮流量计测量准确度的影响
电磁干扰通常由强电流或强电磁设备引起,发生源通常有马达、电机、交流电源等强电设备以及电力线缆、线圈、发射器等电磁辐射装置,常以电流场或磁场的形式出现。强电流或电磁会对永久电磁铁附近的磁场产生扰动或叠加,使感应线圈对涡轮转子的感应信号发生畸变,进而引起涡轮流量计输出的频率、电压或电流传输信号发生畸变,造成燃油流量显示波动。 |