在實際使用過程中,由于渦輪轉子的轉動慣量、介質來流旋渦、介質來流壓力波動、流量計及管道的振動、介質來流污染度、介質來流溫度變化等影響,會造成渦輪流量計準確度測量誤差。
1.漩渦流對渦輪流量計測量準確度的影響
當燃油繞過障礙物如閥門、油濾、流量計時都會產生漩渦流動。為保持渦輪流量計儀表系數K為定值,流過渦輪流量計的來流速度應保持不變、減小來流速度畸變,以消除漩渦流的影響。為使流經渦輪流量計的介質來流速度畸變盡可能的小,在渦輪流量計上下游均設置一定長度的直管段,使介質來流發展成為層流或水力光滑管的流型。
根據渦輪流量計上游直管段長度變化時儀表系數的變化情況研究,可知渦輪流量計上游直管段越長,旋渦流動對儀表常數影響就越小,在旋轉來流中的特性研究,正旋轉來流會使儀表常數偏大,而負旋轉則會使儀表常數偏小。如圖3所示。隨著上游直管段長度的增加,漩渦流動的旋轉流強度會隨之衰減;渦輪流量計越靠近漩渦流動的源頭,渦輪流量計的精度就越差。因此,在安裝渦輪流量計時,在流量計.上游和下游分別設置一定長度的直管段可以顯著削弱漩渦流動,提高渦輪流量計的測量精度。
2.脈動流對渦輪流量計測量準確度的影響
脈動流指流體在測量區域的流速是時間的函數,但在一個足夠長的時間段內有一個相對穩定的平均值。脈動流-般由齒輪泵、離心泵、壓力調節閥、電液伺服閥、電磁閥等的作動產生。脈動流產生的來源有多種,可來源于往復旋轉的機械部件,如燃油增壓泵;可來源于管道或支架振動,如系統共振或支架顫振;可來源于壓力調節閥或流量控制閥的快速的壓力或流量調節;也可來源于流體管道閥門、節流噴嘴的周期性作動;還可來源于系統節流孔板、彎頭等幾何特征而引起的流體振動和湍流。如圖4燃油出口閥門作動引起的脈動流。
流量計來流存在脈動流,會導致流量計測量誤差增大,甚至輸出頻率不穩定。對特定的渦輪流量計和不同的脈動流,可通過渦輪葉片旋轉角加速度與脈動流各參數的關系計算出在脈動周期內各離散點所對應的渦輪葉片的旋轉角加速度并生成脈動頻率曲線。
進口脈動流會導致渦輪流量計測量結果產生偏差,計算表明該偏差為正偏差,即測量值比真值偏大。脈動流的頻率和振幅是渦輪流量計產生測量偏差的主要影響因素。當渦輪轉子葉片的角頻率與渦輪流量計進0脈動流的脈動頻率相等時,渦輪流量計的響應曲線與輸入脈動曲線相似,其測量結果接近真實值;當渦輪流量計轉子葉片角頻率大于進0脈動流的脈動頻率時,進0脈動流引起的測量偏差相對較小,渦輪流量計測量偏差隨進0脈動流的脈動振幅增大而減小;當渦輪流量計轉子葉片角頻率小于進口脈動流的脈動頻率時,進0脈動流引起的測量偏差相對較大,渦輪流量計測量偏差隨進口脈動流的振動振幅增大而增大。當流體介質中混入游離空氣,會進一步增大脈動流的脈動振幅。
3.黏度對渦輪流量計測量準確度的影響
被測流體黏度變化會影響渦輪流量計的儀表系數。被測流體黏度會隨流體溫度的變化而變化,其雷諾數會相應變化,單位流體經過渦輪流量計時流阻會相應改變,進而改變轉子葉片的輸出頻率,造成渦輪流量計儀表系數的變化(當粘度升高時,渦輪流量計的測量準確度會略有下降)。(RP-3在20℃時的粘度不小于1.25mm2/s)。在被測流體的溫度變化區間大時,應考慮溫度變化對渦輪流量計測量結果的影響,并進行溫度修正。
4.燃油污染度對渦輪流量計測量準確度的影響
渦輪流量計為高精度計量儀表,轉子葉片和流量計內表面的表面粗糙度等級高。渦輪是高速機械轉動部件,轉子葉片與殼體間隙很小。燃油中的顆粒雜質會造成軸承磨損及轉子卡滯,若雜質顆粒吸附在轉子葉片表面,會增大轉子葉片的轉動慣量。燃油中的游離水分子會造成流量計內部銹蝕,降低轉子葉片和流量計內表面的表面粗糙度等級。增大轉子葉片的轉動慣量以及低轉子葉片和流量計內表面的表面粗糙度等級,會增大流量計的響應失真程度。
5.電磁干擾對渦輪流量計測量準確度的影響
電磁干擾通常由強電流或強電磁設備引起,發生源通常有馬達、電機、交流電源等強電設備以及電力線纜、線圈、發射器等電磁輻射裝置,常以電流場或磁場的形式出現。強電流或電磁會對永久電磁鐵附近的磁場產生擾動或疊加,使感應線圈對渦輪轉子的感應信號發生畸變,進而引起渦輪流量計輸出的頻率、電壓或電流傳輸信號發生畸變,造成燃油流量顯示波動。 |