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高壓液體渦輪流量計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的性能如何檢測及安裝圖
高壓渦輪流量計的性能測試：
該 流 量 計 的 研 制 以 歐 盟 標 準 EN 12261：2002（Measurement of natural gas flow by turbine meters) 與 OIML R137-1 作為產品設計依據并嚴格按照標準進行性能測試，該性能測試包括：耐久性試驗、彎矩與扭矩試驗、短時過載試驗、擾動試驗、高低溫性能測試等；本文詳細介紹耐久性試驗、彎矩與扭矩試驗。
3.1、耐久性測試：
渦輪流量計進行耐久性測試的目的在于確認流量計在條件下、額定的使用壽命里的計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 |
還需確認各種安裝位置是否影響測試樣機的計量性能，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 樣機為例進行說明，首先是將三臺樣機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 壓縮氣體為介質以樣機zui大流量進行循環運行，以每1 000 h 為運行周期將樣機拆卸并在標準氣體流量裝置做相應性能測試，經過 7 000 h 運行如圖 4 所示。
圖 4 耐久性測試數據圖表
Fig4 Durability test data chart
從圖 4 分析可知：
①該測試樣機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軸承經過長時間運行磨合更趨于穩定，長期運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來說，還應當詳細說明流量計所需求的彎曲與扭力力矩的保護水平。此數據是通過試驗直接獲得，彎矩測試裝置如圖 5-a 所示，直管段 1 連接氣體流量標準裝置，在直管段 2 預先確定的力臂 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 連接氣體流量標準裝置，在直管段 2 側面預先確定的力臂 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入口與出口法蘭處。由于此項測試主要針對流量計強度的校核，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 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），未發現流量計殼體有任何異常變化。而測試結果表明在施加砝碼 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、第三方高壓實流檢定測試:
圖 6 常壓與高壓數據比對
為了確認高壓渦輪流量計在高壓氣體介質中計量性能是否滿足工業貿易計量要求，將多臺 DN80-G160 樣機發往第三方檢測機構國家石油天然氣大流量計量站南京分站進行 6 MPa 實流檢定；檢定合格，準確度等級為 1.0 級，相對于常壓檢定數據樣機的儀表系數 K 有所偏移，但仍在允許誤差范圍內。其中南京分站使用小流量標準裝置對編號為 131228041 的 DN80 渦輪流量計進行檢定，該樣機在常壓與高壓檢定比對數據如圖 6 所示。而流量計的儀表系數 K 的計算如下：
| (7) | ||
| K = | ( K i ) max + ( Ki )min | |
| 2 | ||
式中：K— 流量計的儀表系數；
( Ki )max — 流量計在 qt 到 qmax 流量范圍各流量檢定點得到的 Ki 中的zui大值；
(Ki )min — 流量計在 qt 到 qmax 流量范圍各流量檢定點得到的 Ki 中的zui小值；
而各個流量檢定點的示指誤差
| Ei = | K i − K | ( %) | (8) |
| K | |||
根據上式 (7)、(8) 并結合圖 6 可得出。①該樣機*工業貿易計量的指示誤差要求。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，而且線性誤差有向理想誤差曲線靠攏的趨勢。
根據實際流量計的所測得儀表系數 K 更換對應齒輪傳動比，使機械表頭顯示部分和齒輪轉動發出低頻脈沖輸出均與高頻脈沖輸出匹配，實際三者關系如下：
| K = | i × i ' × Z |
| （9） | |
| tr |
式中：tr —低頻脈沖當量； i —計量芯內部固定傳動比；i' —機械表頭顯示部分可調傳動比。
在機械設計當中，為了降低齒輪模具的投入成本，應通過試驗確認流量計 K 與 i ，以控制 i' 在不同口徑不同流量范圍內的可調區間均是一致的。