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氣體渦輪流量計耐久性



摘要:介紹對氣體渦輪流量計產品進行耐久性試驗的重要性,以及相關的試驗要求、試驗裝置、試驗過程,證明該產品在預期的使用壽命期限內,能夠保持其計量上的準確性。 

1、前言:
  氣體渦輪流量計是一種用于準確測量管道氣體流量(體積)的儀表。在國外,用于天然氣計量的氣體渦輪流量計已相當普及,特別是經濟發達國家,用氣體渦輪流量計計量天然氣已有 40~50 年的歷史。在國內,隨著天然氣資源的開發和利用,燃氣公司將普遍需求高準確度的氣體渦輪流量計。據相關資料介紹,現在國內生產的氣體渦輪流量計,初檢都能保證在一定的準確度范圍內使用,但年復檢合格率卻不太理想。也就是說有的流量計經過長期運行后,準確度發生了較大偏移,導致返修率高、壽命短的現象發生。這往往是受產品本身的設計結構、零部件的配合性能、零件材質選用及加工精度等因素影響的。這就涉及到關于渦輪流量計產品的另一個重要性能,使用壽命的驗證。
2、耐久性試驗的依據:
  對于膜式燃氣表來說,在其國家檢定規程的型式評價試驗大綱中,對于燃氣表的耐久性試驗有明確的規定(見 JJG 577-2005 附錄 A A. 5.4 和 A. 6.2.6)但在氣體渦輪流量計的國家標準 GB/T 18940-2003 封閉管道中氣體流量的測量渦輪流量計和檢定規程JJG198 - 1994 中,并未對耐久性試驗作任何規定。只有在PrEN12261 歐州標準及OIML R32 國際建議中可以查到這樣的要求:“無論哪種型號的氣體渦輪流量計在預期的使用壽命期限內,在所規定的示值誤差范圍內,都應保持其計量上的準確性,為確保這項要求,流量計需要通過耐久性試驗。”
  從這項要求中可以看出,耐久性試驗正是可以間接反映出氣體渦輪流量計是否能達到預期壽命要求的一種型式試驗方法。它一般是在一種新型號的流量計設計完成并制成樣機后(正式投產前)或是對已存在型號的流量計產品作了重大結構改進后,為了驗證設計結構的合理與否、各零部件配合性能及材質選用正確與否而進行的。
3、具體的試驗要求:
  歐州標準中要求:每一種型號的氣體渦輪流量計產品,在進行耐久性試驗時,需準備 1~6 臺已裝上指示裝置的樣機表,以空氣為介質在相當于最大流量下運行 1000h 的體積量,試驗應在 2 個月內完成。
  在耐久性試驗開始前,要進行試驗的渦輪流量計應滿足兩個要求:
(1)流量計的示值誤差應在規定的最大允許誤差范圍之內:Qmin≤ Q < 0.2Qmax±2 %0.2Qmax≤ Q ≤ Qmax±1 %。
(2)流量計的重復性檢驗,即對 0.25Qmax、0.4 Qmax、0.7 Qmax、Qmax4 個流量點,每點測試 3 次,共循環測試 3 次,流量計的各流量點示值誤差變化保持在0.2%以內。耐久性試驗結束時,在與試驗開始時相同的條件和相同的試驗設施條件下再對流量計的示值誤差重新的檢測 1 次,流量計各流量點的示值誤差的變化量小于最大允許誤差限的 1/3,即:Qmin≤ Q < 0.2Qmax變化量小于 1/3×±2 %0.2Qmax≤ Q ≤ Qmax變化量小于 1/3×±1 %。
4、耐久性試驗裝置:
耐久性試驗裝置如圖 1
  耐久性試驗要借助于專用的試驗裝置來完成。耐久性試驗裝置如圖 1 所示。
5、安裝試驗要求:
  按照試驗要求,兩臺新研制完成的 DN80 口徑的氣體渦輪流量計樣機,經測試初始示值誤差及重復性要求合格后,被安裝在“耐久性試驗裝置”上。為避免突然增大的流量沖擊流量計的葉輪,先調節試驗裝置上的“流量調節片”,使管道出口處于關閉狀態,啟動離心式引風機后,再調節“流量調節片”,使管道出口逐漸增大,通過渦輪流量計的瞬時流量也緩慢增加,一直達到最大流量 Qmax,使流量計在這個狀態下平穩運行,進行耐久性運行試驗。在整個試驗過程中,為了監控流量計的運行狀況,每天都要對每臺流量計的運行數據作詳細記錄,查看流量計的數據波動情況,及時掌握運行狀況。
  通過對兩臺DN80 氣體渦輪流量計近 2 個月左右的耐久性運行試驗,每臺參與試驗的流量計均在約最大流量下通過了 40 萬 m3以上的氣體體積量。
  耐久性試驗結束后,在與試驗前同等的測試條件下對流量計進行了示值誤差的重復檢測,復測結果與耐久性試驗前的初測結果比對如表 1 所示。
表 1 DN80/G250 氣體渦輪流量計
表 1 DN80/G250 氣體渦輪流量計
  耐久性試驗前后的示值誤差曲線比較如圖 2 所示。
圖 2 耐久性試驗前后示值誤差曲線比較
圖 2 耐久性試驗前后示值誤差曲線比較
  從表 1 的測試結果和圖 2 的示值誤差曲線比較中可以看出,經過耐久性試驗的渦輪流量計各流量點的示值誤差的變化量均小于最大允許誤差限的 1/3,誤差曲線比原有的位置略有上移,但曲線形狀無較大改變。這個試驗結果完全滿足歐州標準中對氣體渦輪流量計的耐久性試驗要求。
6、結束語:
  通過對氣體渦輪流量計產品所做的耐久性試驗,可以充分驗證它的結構設計方案、零件的材質選用,各傳動零部件的配合性能,都能滿足用戶對其長期運行穩定性、可靠性以及使用壽命的要求。現在這種具有優越性能的氣體渦輪流量計產品已經進行批量生產,
并銷往全國各地。相信在預期的使用壽命期限內,它能夠依靠其計量上的準確性給天燃氣用戶帶來可靠的質量保證。


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