一般情况下，涡轮流量计的工作范围都是给定的，在其工作范围内，各方面性能都能达到预期的效果。一般地涡轮流量计的工作温度范围是一20 0C }-40 0C，当工作温度超出该范围时，涡轮流量计的计量性能将受到影响，不能准确的反应出被测流量的真实值。
低温实验装置与标准表法检定装置基本相同，只是低温实验装置系统有一个密闭的空间，涡轮流量计的实验段就放置在这个密闭空间中进行测试，密闭主要是为了使测试环境温度能够达到一25 0C，甚至更低，从而可以满足低温实验的条件。
低温实验装置主要由风机、调压阀、温度传感器、标准涡轮流量计、压力传感器、密封室、实验流量计、过滤器及进口单元、制冷装置、数据采集系统等构成，其装置系统如图4-1所示。
图4-1低温实验装置系统简图
实际低温实验装置如图4-2所示。
图4-2(a)制冷装置
图4-2(b)标准表实验管路
图4-2(c)被测表实验管路
Fig. 4-2(b) Standard table test line
Fig. 4-2(c) Test table test tube
图4-2(d)数据采集及系统操作界面
Fig. 4-2(d) Data acquisition and system operation interface
在参考国内外标准及流量标准装置的基础上，进行了低温实验台的设计、搭建、调试及运行[[56-58]。低温实验装置是以1个涡轮流量计作为标准表，当被测介质在某个流量点下连续通过涡轮流量计和试验管路时，涡轮流量计处的累积体积流量为:
试验管路处的空气累积体积流量为:
实验管路处的瞬时体积流量为:
测试流量时，首先按照实验流量计的实验要求，打开涡轮流量计的上、下阀门，启动鼓风机使被测流体流向己选标准涡轮流量计和实验流量计，将温度及流量调整到实验工况。
低温常压下涡轮流量计性能的实验研究：
实验中 TGM/DN80 气体涡轮流量计，温度适用范围为-20℃~60℃，依照 JJG 1037-2008《涡轮流量计》计量检定规程及 EN 12261-2005《Turbine gas meters》的要求，在低温条件下对涡轮流量计进行实验研究。
低温实验装置实验温度较低能达到-40℃，在低温实验装置上进行了从高温到低温一系列工况条件下涡轮流量计性能的测试。
涡轮流量计在高温条件下的实验数据如表 4-1 所示。
涡轮流量计在高温条件下的实验数据如表 4-1 所示。
根据以上实验数据可以得出涡轮流量计的误差曲线图，如图 4-3 所示。
图 4-3 高温误差曲线图
根据图 4-3 可以得知，在高温条件下涡轮流量计的测量误差基本上保持在规定的误差范围内，涡轮流量计的线性比较差，在流量点 10m3/h 以下时，涡轮流量计已不能正确的计量，在流量点 32m3/h～112m3/h 区间内，误差曲线的线性逐渐偏离允许的误差范围，当测量的流量点高于 96m3/h 时，涡轮流量计的读数误差超出该流量计合理的误差范围。
涡轮流量计在低温条件下的实验数据如表 4-2 所示。
表 4-2 低温实验数据
根据以上实验数据可以得到涡轮流量计在各流量点下的低温误差曲线图，如图4-4 所示。
图 4-4 低温误差曲线图
根据图 4-4 可以得知，涡轮流量计在低温条件下的测量误差曲线基本上保持在规定的误差范围内，涡轮流量计的线性比较差，在流量点 8m3/h 以下时，涡轮流量计的读数误差超出该流量计合理的误差范围，在流量点 32m3/h～112m3/h 区间内，误差偏离比较大，在流量点 112m3/h 附近时，涡轮流量计的读数误差超出该流量计合理的误差范围。
涡轮流量计在常温条件下的实验数据如表 4-3 所示。
表 4-3 常温实验数据
根据以上实验数据可以得到涡轮流量计在各流量点下的常温误差曲线图，如图4-5 所示。
图 4-5 常温误差曲线图
根据图 4-5 可以得知，涡轮流量计在常温条件下的测量误差曲线基本上保持在规定的误差范围内，涡轮流量计的线性一般，在流量点 8m3/h 以下时，涡轮流量计的读数误差超出该流量计合理的误差范围，在流量点 32m3/h～112m3/h 区间内，误差偏离比较小。
综合涡轮流量计在高温、常温和低温条件下的实验数据，可以得出涡轮流量计在高温、常温和低温条件下的温度误差曲线图，如图 4-6 所示。
图 4-6 温度误差曲线图
根据图 4-6 可以得知，涡轮流量计无论在高温条件下还是在低温条件下测试时，在量程范围内两者的测量误差基本上保持在允许的误差范围内，线性误差都比较差，在流量点 20m3/h 左右时，涡轮流量计的测量误差都出现了突变，流量高于 20m3/h 时，误差逐渐趋于平稳。在高温条件下时，高于流量点 90m3/h 时，涡轮流量计的读数误差超出该流量计合理的误差范围；在低温条件下时，低于流量点 8m3/h 时，涡轮流量计的读数误差超出该流量计合理的误差范围；在常温条件下时，涡轮流量计的性能比低温与高温条件下时涡轮流量计的性能要好，尤其在大流量的情况下，测量仍然能够保持一定的准确度。
分析以上实验数据可以得知，以常温条件下的涡轮流量计测量误差为基准，在高温和低温条件下时，在流量为 8m3/h～64m3/h 时，常温、低温和高温条件下的涡轮流量计的测量性能相似，但是线性比较差，在流量高于 64m3/h 时，常温条件下的涡轮流量计测量性能较好，而流体温度升高或者降低时，涡轮流量计的测量性能较差。
由实验分析可以得知，在流量较大时，流体温度升高或者降低，涡轮流量计的测量性能变差。
温度对涡轮流量计测量性能影响的理论分析：
在理论上，随着温度的变化，涡轮流量计叶轮转速呈线性变化，对测量准确度要求较高的情况下时应该考虑温度带来的影响。一般温度变化在 50℃左右时，可造成大约 0.2%的误差。
当被测流体温度变化较大时，涡轮流量计的内部结构将受到影响，即所谓热胀冷缩效应。温度变化较大时，不仅涡轮流量计的内部结构受到影响，而且被测流体的物理性质也将受到影响，从而可能导致涡轮流量计计量性能的改变，使得涡轮流量计的测量结果与实际情况之间出现偏差。下面主要分析温度变化对涡轮流量计尺寸及对被测流体的影响。
1. 由于温度变化而引起涡轮流量计尺寸的变化，修正系数为tC ：
式中1α 为涡轮流量计壳体材料平均热膨胀系数；2α 为涡轮流量计叶轮材料平均热膨胀系数； αt 为工作温度与标定温度之差（工作温度比标定温度低时，以负值代入公式）。
2. 由于温度变化引起被测流体体积的变化，修正系数为t VC ：1t VC t (4-5)式中 为被测流体温度膨胀系数，单位为 1/℃。如果涡轮流量计测量的是体积流量，则只需考虑涡轮流量计尺寸变化的影响：,V P t V P tNq C C q C CK (4-6)式中 N 为工作时累计脉冲数，单位为次； K 为涡轮流量计出厂的仪表系数，单位为次/ m3；PC 为涡轮流量计由于压力变化而引起尺寸变化的修正系数；,Vq 为工作状态时，根据累计脉冲数 N 和涡轮流量计仪表系数 K 求得的名义体积流量值，单位m3/h。如果涡轮流量计测量的是质量流量，则涡轮流量计的修正系数应该同时考虑温度、压力对涡轮流量计尺寸及被测流体体积的影响：PVm P tt VNCq C CK C (4-7)式中mq 为工作状态下实际的质量流量，单位为 kg/ h 。根据以上理论知识分析可知，涡轮流量计随温度变化的理相误差曲线如下图 4-7所示。
图 4-7 理论上涡轮流量计与温度关系误差曲线图
分析图 4-7 可以得知，在理论上，涡轮流量计的测量性能误差曲线是相似的，以流体常温条件下为基准时，随着流体温度发生较大变化时，涡轮流量计的测量误差曲线发生较小的偏移，且流体温度越高，涡轮流量计的测量性能越好，流体温度越低，
涡轮流量计的测量性能相对较差。
根据理论分析可知，流体温度越大，涡轮流量计的测量性能越好，流体温度越小，涡轮流量计的测量性能较差。
低温常压下涡轮流量计实验与理论对比分析：
根据上述实验分析及理论分析可以得到实验与理论误差对比图，如图 4-8 所示。
图 4-8(a) 实验下温度误差曲线图Fig. 4-8(a) Temperature error curvein experiment0 16 32 48 64 80 96 112-3-2-10123流 量 Q (m3/h)误差 E (%) 低温 常温 高温 图 4-8(b) 理论上温度误差曲线图Fig. 4-8(b) Temperature error curvein theory
根据图 4-8(a)与 4-8(b)分析比较可以得知，在流量 10m3/h~40m3/h 区间内，涡轮流量计的测量误差在实验条件下与理论上的基本一致，但是在流量低于 10m3/h 时，涡轮流量计在实验条件下的测量误差较大；在流量高于 40m3/h 时，理论上涡轮流量计的性能是稳定的，且温度升高，涡轮流量计的测量误差相对越小；但在实验条件下，在流量高于 64m3/h 时，涡轮流量计的测量性能在常温条件下较好，在低温或高温条件下时，涡轮流量计的测量性能变差；在温度降低时，理论上涡轮流量计的测量性能出现微小的变化，且测量误差变化不大，在实验条件下时，涡轮流量计的测量性能较差。
相关产品指导：
厂家价格：
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价格 |
¥ 575.00 -- ¥ 9039.00
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起批量 |
≥1 台 |
型号规格：
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加工定制 |
是 |
品牌 |
HY/华云 |
型号 |
GTF400 |
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类型 |
叶轮式流量计 |
测量范围 |
4-1600（m3/h） |
精度等级 |
1% （0.5%可定制） |
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公称通径 |
DN4-150（mm） |
适用介质 |
食品医药等卫生型液体 |
工作压力 |
86-106Kpa，***大1Mpa（MPa） |
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工作温度 |
-20~80 (常规)（℃） |
规格 |
DN15-25(脉冲不带显示),DN15-25(4-20mA不带显示),DN15-25(电池供电+显示),DN15-25(智能显示+输出),DN32(脉冲不带显示),DN32(4-20mA不带显示),DN32(电池供电+显示),DN32(智能显示+输出),DN50(脉冲不带显示),DN50(4-20mA不带显示),DN50(电池供电+显示),DN50(智能显示+输出) |
外 |
小结：
本章首先讨论了低温实验装置的结构以及工作原理；其次详细讨论了低温、常温及高温工况条件下涡轮流量计性能的实验研究，结合理论分析了温度如何影响涡轮流量计性能，对实验结果与理论分析进行对比，得到一些定性的结论：
在理论上随着流体温度升高，涡轮流量计的测量性能较好，而流体温度降低时，涡轮流量计的测量性能也不会出现较大的变化；而实验条件下流体温度升高或者降低时，涡轮流量计在大流量的情况下测量性能较差；因此，在涡轮流量计的实际应用中应考虑温度变化对涡轮流量计测量性能的影响。
导
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