再設(shè)儀表的齒輪比常數(shù)為a,a的值由傳遞轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輪組的齒輪比和儀表指針轉(zhuǎn)動(dòng)一周的刻度值所確定
,若儀表指示值為I
,它與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)次數(shù)N的關(guān)系為
I=aN (2)
由式(1)和(2)可得到一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)儀表的流體體積與儀表指示值的關(guān)系
(3)
容積式流量計(jì)的測(cè)量誤差值E,可由指示值與真值之差與指示值之比表示
,則誤差值E可表示為
(4)
將流體體積V與指示值I之間的關(guān)系式(3)代入
,可得:
(5)
由式(5)可見(jiàn),容積式流量計(jì)的誤差特性?xún)H與流量計(jì)內(nèi)部的計(jì)量空間體積V0
、儀表齒輪比常數(shù)a有關(guān)
。也就是說(shuō),從測(cè)量原理的角度來(lái)說(shuō)
,容積式流量計(jì)的測(cè)量誤差僅與流量計(jì)的幾何結(jié)構(gòu)有關(guān)
,而與流體性質(zhì)和流量值無(wú)關(guān),我們把這個(gè)誤差特性稱(chēng)為容積式流量計(jì)的理想誤差特性
。畫(huà)成曲線
,是一條平行于橫軸的水平線,如圖1中曲線1所示
。
圖1 容積式流量計(jì)誤差特征曲線圖
然而
,當(dāng)我們對(duì)容積式流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,畫(huà)出實(shí)際誤差特性曲線時(shí)
,則較接近曲線2的形式
。在小流量時(shí),誤差值急劇地向負(fù)方向傾斜
;隨著流量增大
,誤差值逐漸由負(fù)方向向正方向移動(dòng),并穩(wěn)定在某一定位上
,誤差曲線平行于橫軸
。流量繼續(xù)增加
,誤差值又將負(fù)方向偏移。實(shí)際誤差特性曲線所以呈現(xiàn)這種變化趨勢(shì)
,是因?yàn)槿莘e式流量計(jì)中存在著不可避免的漏流現(xiàn)象
。所謂漏流,就是流體通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件與外殼之間的間隙直接從入口流向出口
,沒(méi)有被計(jì)量
。以下將討論考慮了漏流現(xiàn)象的誤差特性關(guān)系式。
假設(shè)在單位時(shí)間內(nèi)的流體漏流量用△g表示
;通過(guò)流量計(jì)的流量為qV
;通過(guò)流量計(jì)總的流體體積量為V;在這一段時(shí)間內(nèi)總的漏流的體積量為△V
。這樣△V可表示為:
(6)
所以
,當(dāng)存在漏流時(shí),轉(zhuǎn)子排出N個(gè)計(jì)量空間流體量時(shí)
,實(shí)際通過(guò)流量計(jì)的流體體積為
V=NV0+△V (7)
將式(2)(6)代入式(7)
,可得:
(8)
式(8)可整理成:
(9)
將式(9)代入誤差定義式(4),可得:
(10)
分析式(10)可見(jiàn)
,由于計(jì)量空間體積V0
、齒輪比常數(shù)a均為定值,所以誤差E與流量之間的關(guān)系受單位時(shí)間漏流量△g影響
。
若假定該容積式流量計(jì)的漏流量△g是一恒定值
,可利用式(10)討論其誤差曲線的變化趨勢(shì)。
當(dāng)流量很小
,在情況下
,qV=△g,則式(10)中括號(hào)內(nèi)為0
,誤差值E趨向負(fù)無(wú)窮大
。隨著流量qV增加,式(10)中括號(hào)內(nèi)數(shù)值逐漸增大
,誤差值E也逐漸向正方向增加,當(dāng)流量繼續(xù)增加
,達(dá)到△g與qV相比顯得非常小
,即qV/△g很接近0時(shí),式(10)轉(zhuǎn)變成式(5)
,誤差曲線趨向于理想誤差曲線
。
3 容積式流量計(jì)使用中的注意事項(xiàng)
容積式流量計(jì)是一種準(zhǔn)確度較高的流量計(jì),但使用不當(dāng)不會(huì)得到理想的結(jié)果
,只有及時(shí)維護(hù)
,才能使流量計(jì)正常運(yùn)行。正確使用與及時(shí)維護(hù)流量計(jì),是流量計(jì)操作人員應(yīng)當(dāng)堅(jiān)守的職責(zé)
。
新設(shè)計(jì)選型的或重新安裝的流量計(jì)計(jì)量系統(tǒng)
,經(jīng)安裝檢查無(wú)誤之后,應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行工作
。試運(yùn)行工作按下述程序進(jìn)行:首先關(guān)閉流量計(jì)前后閥門(mén)
,對(duì)水平安裝的計(jì)量系統(tǒng)緩慢打開(kāi)旁通管路閥門(mén)(對(duì)垂直安裝的系統(tǒng),則打開(kāi)主管線閥門(mén))
,使流體從旁路管道流過(guò)
,以沖洗管道中殘留的雜物并使流量計(jì)進(jìn)出口壓力平衡。若無(wú)旁路管道
,則可用短管替代流量計(jì)使流體通過(guò)
,待管道沖洗干凈后,取下短管而換回流量計(jì)
。按照流量計(jì)說(shuō)明書(shū)中規(guī)定進(jìn)行使用即可
。
計(jì)量系統(tǒng)投入正常運(yùn)行后,操作人員要注意以下幾個(gè)方面:
(1)排盡氣體:通常實(shí)液掃線后
,管道內(nèi)還殘留較多空氣
,隨著加壓運(yùn)行,空氣以較高流速流過(guò)容積式流量計(jì)
,活動(dòng)測(cè)量元件可能過(guò)速運(yùn)轉(zhuǎn)
,損傷軸和軸承。因此開(kāi)始時(shí)要緩慢增加流量
,使空氣漸漸外逸
。
(2)旁路管切換順序:液流從旁路管轉(zhuǎn)入儀表時(shí),啟閉要緩慢
,特別在高溫高壓管線上更應(yīng)注意
。啟用時(shí)第1步徐徐徐開(kāi)啟A閥,液體先在旁路管流動(dòng)一段時(shí)間
;第2步徐徐開(kāi)啟B閥
;第3步徐徐開(kāi)啟C閥;第4步徐徐關(guān)閉A閥
。關(guān)閉時(shí)按上述逆順序動(dòng)作操作
。
(3)啟動(dòng)后通過(guò)zui低位指針或字輪和秒表,確認(rèn)未達(dá)過(guò)度流動(dòng)
,*流量應(yīng)控制在(70~80)%zui大流量
,以保證儀表使用壽命。
(4)檢查過(guò)濾器:新線啟動(dòng)過(guò)濾器網(wǎng)zui易被打破
,試運(yùn)行后要及時(shí)檢查網(wǎng)是否完好
。同時(shí)過(guò)濾網(wǎng)清潔無(wú)污物時(shí)記錄下常用流量下的壓力損失這兩個(gè)參數(shù)
,今后不必卸下檢查網(wǎng)堵塞狀況,即以壓力損失增加程度判斷是否要清洗
。
(5)測(cè)量高粘度液體:用于高粘度液體
,一般均加熱后使之流動(dòng)。當(dāng)儀表停用后
,其內(nèi)部液體冷卻而變稠
,再啟用時(shí)必須先加熱待液體粘度降低后才讓液體流過(guò)儀表,否則會(huì)咬住活動(dòng)測(cè)量元件使儀表?yè)p壞
。
(6)避免急劇流量變化:使用容積式流量計(jì)時(shí)
,應(yīng)注意不能有急劇的流量變化(如使用快開(kāi)閥),因容積式流量計(jì)的慣性作用
,急劇流量變化將產(chǎn)生較大附加慣性力
,使轉(zhuǎn)子損壞。
(7)在用蒸汽沖洗管道時(shí)禁止蒸汽通過(guò)容積式流量計(jì)
。
4 結(jié)束語(yǔ) 容積式流量計(jì)是一種較為經(jīng)典的流量計(jì)
,在工業(yè)動(dòng)態(tài)計(jì)量中還在大量使用,只有了解容積式流量計(jì)的誤差特性
,做好使用和日常維護(hù)工作
,才能保證發(fā)揮該類(lèi)儀表的優(yōu)勢(shì),更好地服務(wù)于生產(chǎn)
。
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