摘要：針對(duì)當(dāng)前氣體渦輪流量計(jì)在生產(chǎn)及維修服務(wù)的標(biāo)定效率低的問題，提出了一種口吹法，初步判別氣體渦輪流量計(jì)的小流量誤差，以避免對(duì)明顯不合格產(chǎn)品做無效的標(biāo)定，并通過分析氣體渦輪流量計(jì)的計(jì)量性能特點(diǎn)和結(jié)合樣機(jī)試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步闡明該方法的實(shí)用性和高效性。

  氣體渦輪流量計(jì)（簡(jiǎn)稱渦輪表），作為一種速度式計(jì)量儀表，主要應(yīng)用于管道天然氣流量測(cè)量。基本誤差是渦輪表主要性能指標(biāo)，按GB/T 21391－2008 規(guī)定，天然氣貿(mào)易計(jì)量用渦輪表誤差應(yīng)滿足表１要求^[1]。在生產(chǎn)過程中，每一臺(tái)渦輪表在完成生產(chǎn)裝配之后，都必須嚴(yán)格經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)裝置標(biāo)定檢測(cè)，合格后方可發(fā)貨銷售和使用。在今后使用中，渦輪表出現(xiàn)相應(yīng)故障維修，也需經(jīng)過再標(biāo)定合格，方可繼續(xù)使用。
 

 
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   實(shí)際生產(chǎn)中，一套標(biāo)準(zhǔn)裝置一般每次只能標(biāo)定一臺(tái)渦輪表，正常情況下一次標(biāo)定耗時(shí)在0.5～1 小時(shí)以上。如果產(chǎn)品標(biāo)定不合格，返修后需再標(biāo)定，反復(fù)直到產(chǎn)品檢測(cè)合格為止。對(duì)生產(chǎn)廠家而言，該環(huán)節(jié)生產(chǎn)效率較低。對(duì)儀表用戶來講，不管例行周檢或故障檢修，也都需將渦輪表交給相關(guān)計(jì)量部門進(jìn)行標(biāo)定，而每臺(tái)次幾百以上的標(biāo)定費(fèi)使其不得不考慮遞送儀表的確切性能狀況。因此，對(duì)于那些使用性能已下降的檢修表以及日常生產(chǎn)中合格率本身相對(duì)偏低的規(guī)格表，在標(biāo)定檢測(cè)前，若能對(duì)其計(jì)量性能進(jìn)行一次比較準(zhǔn)確而又簡(jiǎn)單的初判，把不合格的辨別出來，避免無效的標(biāo)定，這將對(duì)提高該產(chǎn)品的生產(chǎn)服務(wù)效率非常有利。
 大量的生產(chǎn)標(biāo)定數(shù)據(jù)表明，一款渦輪表設(shè)計(jì)開發(fā)成功定型并投入批量生產(chǎn)使用后，它的準(zhǔn)確度不穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在小流量段上，因?yàn)樵摱蔚挠?jì)量性能易受來自內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)件的摩擦阻力影響。主軸、軸承和齒輪等零件的制造精度和裝配狀況差異，使葉輪產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動(dòng)阻力，阻力過大后，小流量會(huì)出現(xiàn)負(fù)超差。相比于智能式，機(jī)械式渦輪表由于傳動(dòng)零部件較多，該情況更為明顯。
  按檢定規(guī)程 JJG 1037－2008，渦輪表小流量段誤差的標(biāo)定點(diǎn)是 q_min^[2]，從圖 1 典型特性曲線可以看出，在相同的流通設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)下，機(jī)械式渦輪表的 q_min 點(diǎn)誤差會(huì)相對(duì)偏負(fù)。


圖 1 典型特性曲線圖

1、口吹法的應(yīng)用：
1.1、依據(jù)：
 GB/T 18940－2003 中關(guān)于渦輪表旋轉(zhuǎn)時(shí)間試驗(yàn)指出，在無氣流的區(qū)域內(nèi)，渦輪表置于正常的工作位置，讓葉輪以適當(dāng)?shù)乃俣刃D(zhuǎn)，時(shí)間測(cè)量從旋轉(zhuǎn)開始直至葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，依據(jù)該時(shí)間的長短，用來確定流量計(jì)機(jī)械阻力現(xiàn)在和過去比較的相對(duì)變化^[3]。即一臺(tái)渦輪表在使用后，內(nèi)部機(jī)芯的運(yùn)動(dòng)零件發(fā)生了磨損，摩擦阻力將變大，它的葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)間會(huì)相應(yīng)變短，而且相同結(jié)構(gòu)規(guī)格的渦輪表間也存在這樣的可比性，旋轉(zhuǎn)時(shí)間較長者，一般小流量性能較優(yōu)。
  來使葉輪以一定的速度旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定后切斷氣源，給葉輪計(jì)時(shí)。這種方法具有操作規(guī)范準(zhǔn)確的特點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于使用場(chǎng)所和設(shè)備上的要求，其靈活性和效率不高。
 
1.2、口吹法：
 現(xiàn)介紹一種口吹法來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)時(shí)間試驗(yàn)。該方法無需設(shè)備投入，容易隨處開展，操作簡(jiǎn)單，且判別又不失準(zhǔn)確。在首先排除周圍可能存在的干擾氣流影響后，將渦輪表水平放穩(wěn)，對(duì)準(zhǔn)其進(jìn)氣端整流器的通道口進(jìn)行吹氣，先緩后重，使葉輪不斷加速旋轉(zhuǎn)。連續(xù)吹氣幾次，并以接近自己***大的氣量吹一下結(jié)束，使葉輪盡可能地高速運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)馬上開始計(jì)時(shí)，在葉輪停止旋轉(zhuǎn)后，記下葉輪旋轉(zhuǎn)的時(shí)間。這樣反復(fù)三次，得出葉輪的平均旋轉(zhuǎn)時(shí)間，根據(jù)這個(gè)時(shí)間 T 來判定渦輪表的準(zhǔn)確度是否能達(dá)到要求。當(dāng) T≥T₀ 時(shí)，該表小流量合格的機(jī)率很大，反之則不合格機(jī)率大，而且這個(gè)差值越大、相應(yīng)的機(jī)率越高。T₀ 為標(biāo)準(zhǔn)參考時(shí)間，是通過口吹法對(duì)合格表進(jìn)行計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)，并結(jié)合標(biāo)定數(shù)據(jù)確定，宜取當(dāng) q_min 點(diǎn)誤差接近于-2%時(shí)的平均旋轉(zhuǎn)時(shí)間值，不同規(guī)格的渦輪表 T₀ 值也常不同。

1.3、口吹法的試驗(yàn)示例：
   現(xiàn)取的 LWQG-80-G160 機(jī)械式渦輪表 5 臺(tái)，流量范圍 13～250 m³/h，用口吹法測(cè)試。按檢定規(guī)程，共需檢測(cè) 4 個(gè)流量點(diǎn)的誤差，其中大流量段流量點(diǎn)分別為 250 m³/h、100 m³/h、50 m³/h，小流量段流量點(diǎn)為13 m³/h，然后以相同的儀表系數(shù)在標(biāo)準(zhǔn)裝置進(jìn)行標(biāo)定，記錄各樣機(jī)的數(shù)據(jù)如表 2 所示。
 從表 2 中可以發(fā)現(xiàn)：
（1）相比于大流量點(diǎn)的示值誤差，各樣機(jī)在小流量點(diǎn) 13 m³/h 的誤差值差別明顯較大，這說明渦輪表的小流量計(jì)量性能的不確定性大。
（2）旋轉(zhuǎn)時(shí)間***長的 1#表的小流量點(diǎn)誤差相對(duì)較小，計(jì)量性能則較優(yōu)；而旋轉(zhuǎn)時(shí)間***短的 5#表，小流量點(diǎn)誤差就明顯偏大，計(jì)量性能也相對(duì)偏差，只達(dá)到 1.5 級(jí)的準(zhǔn)確度。

  采用口吹法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)間試驗(yàn)來判別渦輪表小流量計(jì)量性能，特別適合長期從事渦輪表產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)、維修服務(wù)和生產(chǎn)標(biāo)定的技術(shù)人員，該方法不僅具有試驗(yàn)條件要求低、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工作中體現(xiàn)出的高效性與實(shí)用性更是值得肯定。