涡轮流量计干扰问题的试验与解决办法

一、研究目的

为评估节流件干扰对流量计的影响，我们模拟各种现场安装条件，通过试验确认涡轮流量计设计要求，为更好选用涡轮流量计提供帮助。

二、试验方案

1. 前期准备：准备试验样机和设备，调试试验用气体流量标准装置，预备各类节流件，如不同长度的直管段（0D、2D、10D、20D） 、弯头、三通、变径、阀门、过滤器等。

2. 试验样机：DN80 气体涡轮流量计，2 台，准确度等级 1.5 级，流量范围（8~160）m 3 /h。

3. 试验设备：标准表法气体流量标准装置；装置不确定度 U rel =0.3%（k=2） ，流量范围：（5~4000）m 3 /h。

4. 试验方法：利用标准表法气体流量标准装置进行初始计量特性测试，然后进行各类后续干扰测试，流量点 q min 、0.2q max 、0.4q max 、0.7q max 和 q max ，测试次数 3 次。

5. 试验依据：GB/T18940-2003《封闭管道中气体流量的测量 涡轮流量计》、GB/T28848-2012《智能气体流量计》、GB/T32201-2015《气体流量计》、JJG1037-2008《涡轮流量计检定规程》。

6.试验项目：根据GB/T28848-2012附录E要求，流量干扰试验可分为轻度干扰影响试验和严重干扰影响试验，测试流量点增加为 5 个点。

（1）轻度干扰影响试验：包括前直管段不足、前后弯管、收缩和扩张管径直连等。

（2）严重干扰影响试验：包括过滤器、调压器或其他节流装置直连表具、半开阀门等。

三、试验过程

1. 初始计量特性测试

根据 GB/T18940-2003 附录 E 的要求，样机表体取压，在标准表法流量标准装置上选取 5 个流量点对样机进行基本计量特性测试，每个流量点测试 3 次，记录样机压力、仪表系数、示值误差和重复性。

2. 轻度干扰影响试验

初始计量特性测试结束后，在相同标准装置上进行后续干扰试验，试验方法与初始计量特性测试完全相同，但需要分别设置各种干扰节流件。

（1）前直管段影响：流量计前连接不同长度直管段（0D、2D、10D、20D），在相同流量点上进行测试，记录样机压力、仪表系数、示值误差和重复性。

（2）前后弯管影响：分别在流量计前端、后端、前后端连接同管径弯管（平面弯头、立体弯头、三通），在相同流量点上进行测试，记录样机压力、仪表系数、示值误差和重复性。

（3）前后变径影响：分别在流量计前端、后端、前后端连接变径（缩径、扩径），在相同流量点上进行测试，记录样机压力、仪表系统、示值误差和重复性。

3.严重干扰影响试验

（1）过滤器影响：流量计前直接安装过滤器，在相同流量点上进行测试，记录样机压力、仪表系数、示值误差和重复性。

（2）半开阀门影响：流量计前直接安装阀门，半开阀门，在相同流量点上进行测试，记录样机压力、仪表系数、示值误差和重复性。

四、数据分析

GB/T32201-2015 之 5.13.3 规定，对于准确度易受流体扰动影响的流量计，由流体扰动引起的误差变化不应超过***大允许误差的三分之一，如果此类流量计对安装管段有要求，以改善流体扰动影响，流量计上应有相应的标识，且流量计只能安装在经实验验证准确度等级能满足计量性能要求的管段中。

对于准确度等级受流体扰动影响的流量计，应按 GB/T32201-2015 之附录 C的规定进行试验，根据实际情况，我们把半开阀门和前端直连过滤器视为严重流体扰动，其他视为轻微流体扰动。鉴于涡轮流量计口径较多，且属于相似设计，故试验表选用常规的 DN80G100 规格涡轮流量计，其他规格根据需要再进行试验。

检定过程中数据处理采用 JJG1037-2008 进行。

1.示值误差

试验仪表 DN80G100 涡轮流量计，仪表编号131222006。检定结果如表 1和图1 所示。

2. 仪表系数

试验仪表 DN80G100 涡轮流量计，仪表编号131222006。检定结果如表 2 和图 2 所示。按照 GB/T32201-2015 的要求，本试验表在轻微扰动影响试验中，直管段影响不存在，示值误差变化量均未超过 0.5%，符合要求。弯头、三通、扩管对小流量的影响超过 1.0%，不符合要求。在严重干扰试验中，半开阀门影响***大，每个流量点的影响量均超过标准要求。

3.示值误差

试验仪表 DN80G100 涡轮流量计，仪表编号131222028。检定结果如表 3 和图 3 所示。

4. 仪表系数

试验仪表 DN80G100 涡轮流量计，仪表编号131222028。检定结果如表 4 和图 4 所示。

可以看出，本试验表在轻微扰动影响试验中，直管段影响不存在，示值误差变化量均未超过 0.5%，符合要求。部分弯头、缩管对小流量的影响超过1.0%，不符合要求。

在严重干扰试验中，半开阀门影响***大，每个流量点的影响量均超过标准要求。

五、试验结论

根据试验结果可以看出，涡轮流量计对于轻微扰动存在部分影响，对于严重干扰中的半开阀门影响***大，且属于负偏差，不符合标准要求。目前大多数涡轮流量计设计表前整流器，对于上游直管段要求可以大大降低，按照使用说明书要求的前 2DN，后1DN 即可满足要求，但对于其他轻微扰动节流件则存在随机性影响。因此，在仪表选用设计时，还是要避免组合节流件产生的影响，为此可能需要适当延长直管段长度；对于阀门和过滤器，建议上游安装时远离流量计，至少10DN 以上，阀门***好安装在流量计下游。

鉴于试验表数量较少，建议增加试验仪表数量和品种，如增加超声波流量计、腰轮流量计等。试验节流件需要按照标准要求进行加工制作，使试验更加充分，数据更加翔实，结果更加具有说服力，借鉴意义更强。