摘要:介紹渦輪流量計(jì)自診斷實(shí)驗(yàn)的步驟。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),擬合得出渦輪流量計(jì)無(wú)故障情況下的壓力損失與工況流量之間的函數(shù)表達(dá)式。針對(duì)渦輪流量計(jì)常見的軸承損壞引起過(guò)氣不計(jì)量、葉輪磨損兩個(gè)故障進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,通過(guò)對(duì)比壓力損失計(jì)算值(將工況流量代入函數(shù)表達(dá)式得到)與壓力損失實(shí)測(cè)值(利用壓差計(jì)測(cè)量得出)之間的相對(duì)誤差對(duì)渦輪流量計(jì)進(jìn)行自診斷。
1概述
目前渦輪流量計(jì)的自診斷停留在人工診斷階段,人工診斷是人為主動(dòng)發(fā)起的,采取現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程診斷方法�，F(xiàn)場(chǎng)診斷優(yōu)點(diǎn)是精度高，缺點(diǎn)是診斷間隔周期長(zhǎng)、往往需要專業(yè)診斷工具;遠(yuǎn)程診斷優(yōu)點(diǎn)是數(shù)字化顯示圖表分析便捷、診斷間隔周期短，缺點(diǎn)是干擾因素多、診斷正確率低。現(xiàn)階段智慧燃?xì)馄脚_(tái)融入了大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、位置服務(wù)、智能控制、數(shù)據(jù)挖掘等IT技術(shù)"。在智慧燃?xì)馄脚_(tái)技術(shù)要求下,診斷間隔周期短、顯示界面友好、正確率高的渦輪流量計(jì)自診斷功能需要研究并投入使用。
2渦輪流量計(jì)自診斷實(shí)驗(yàn)
2.1實(shí)驗(yàn)基本情況
渦輪流量計(jì)自診斷原理:研究無(wú)故障情況下壓力損失和流量之間的函數(shù)關(guān)系,通過(guò)壓力損失的計(jì)算值和實(shí)測(cè)值相對(duì)誤差來(lái)實(shí)現(xiàn)渦輪流量計(jì)自診斷。實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證渦輪流量計(jì)自診斷的方法。實(shí)驗(yàn)氣體:用空氣作為氣源,選擇微正壓，空氣絕對(duì)壓力為105kPa,溫度為28℃。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):渦輪流量計(jì)的壓力損失和流量。實(shí)驗(yàn)流量計(jì)公稱直徑為250mm。實(shí)驗(yàn)流量計(jì)檢定等級(jí):1級(jí)。實(shí)驗(yàn)流量點(diǎn):200m³/h、800m³/h、1600m³/h、4000m³/h。實(shí)驗(yàn)環(huán)境壓力:100.2kPa。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的故障:軸承損壞引起的過(guò)氣不計(jì)量故障、葉輪磨損故障。
2.2實(shí)驗(yàn)步驟
第1步:確定渦輪流量計(jì)在無(wú)故障情況下其壓力損失和流量之間的函數(shù)表達(dá)式;第2步:將渦輪流量計(jì)實(shí)測(cè)流量代入函數(shù)表達(dá)式,計(jì)算出壓力損失值(稱為壓力損失計(jì)算值);第3步:使用壓差計(jì)測(cè)量出渦輪流量計(jì)實(shí)際的壓力損失(稱為壓力損失實(shí)測(cè)值);第4步:對(duì)比壓力損失計(jì)算值與壓力損失實(shí)測(cè)值之間的相對(duì)誤差,通過(guò)分析相對(duì)誤差來(lái)診斷渦輪流量計(jì)的故障。
2.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析
本文所有流量均為進(jìn)口氣體絕對(duì)壓力為105kPa、溫度為28℃情況下的空氣工況流量。
①無(wú)故障情況.
渦輪流量計(jì)在無(wú)故障情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表.1。200m³/h流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的3Pa壓力損失實(shí)測(cè)值為壞值,予以剔除。
根據(jù)表1,擬合得出渦輪流量計(jì)無(wú)故障情況下的壓力損失與流量之間的函數(shù)表達(dá)式(相關(guān)系數(shù)R2等于0.999):
當(dāng)流量實(shí)測(cè)值大于等于1600m³/h,并且小于等于量程上限4000m³/h時(shí),擬合得公式:
p=0.0002qv²-0.0566qv(1)
當(dāng)流量實(shí)測(cè)值大于等于0m³/h,并且小于1600m³/h時(shí)，擬合出公式:
p=0.0002qv²-0.0035qv(2)
式中p---渦輪流量計(jì)的壓力損失計(jì)算值,Pa
Qv---禍輪流量計(jì)的流量實(shí)測(cè)值,m³/h
②軸承損壞引起的過(guò)氣不計(jì)量故障情況
渦輪流量計(jì)在軸承損壞引起的過(guò)氣不計(jì)量故障情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。
③葉輪磨損故障情況
渦輪流量計(jì)葉輪磨損后,經(jīng)過(guò)葉輪的燃?xì)饬鲃?dòng)狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變,進(jìn)人葉輪后的角度也發(fā)生變化,最終引起作用在葉輪.上的力產(chǎn)生變化。當(dāng)產(chǎn)生的推動(dòng)力大于阻力時(shí),流量變大;相反則流量變小。渦輪流量計(jì)在葉輪磨損故障情況下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表3。
④2種情況下的相對(duì)誤差
由表2可知:針對(duì)公稱直徑為250mm的渦輪流量計(jì),壓力損失大于7Pa,流量實(shí)測(cè)值小于200m³/h時(shí),渦輪流量計(jì)存在軸承損壞引起的過(guò)氣不計(jì)量故障。
將表1和表3中的渦輪流量計(jì)流量實(shí)測(cè)值代人公式(1).(2),計(jì)算得到渦輪流量計(jì)的壓力損失計(jì)算值,進(jìn)而得到壓力損失計(jì)算值與壓力損失實(shí)測(cè)值之間的相對(duì)誤差,見表4。
由表4可知:
①?gòu)内厔?shì)上看,無(wú)故障情況下的相對(duì)誤差絕對(duì)值隨著流量的增大而減小。
②葉輪磨損故障下的相對(duì)誤差均為負(fù)值,相對(duì)誤差的絕對(duì)值隨著流量的增大而減小。
3結(jié)論
①針對(duì)公稱直徑為250mm的渦輪流量計(jì),壓力損失大于7Pa,流量實(shí)測(cè)值小于200m³/h時(shí),渦輪流量計(jì)存在軸承損壞引起的過(guò)氣不計(jì)量故障。
②當(dāng)渦輪流量計(jì)的流量在計(jì)量范圍內(nèi),計(jì)算壓力損失實(shí)測(cè)值與計(jì)算值之間的相對(duì)誤差,與相同流量點(diǎn)下無(wú)故障的相對(duì)誤差范圍進(jìn)行對(duì)比，如果在無(wú)故障的相對(duì)誤差范圍內(nèi)即為正常運(yùn)行;如果不在無(wú)故障的相對(duì)誤差范圍內(nèi),則與相同流量點(diǎn)下葉輪磨損故障下的相對(duì)誤差范圍對(duì)比。如果在葉輪磨損故障下的相對(duì)誤差范圍內(nèi),則為葉輪磨損故障;如果既不是軸承損壞引起的過(guò)氣不計(jì)量故障，相對(duì)誤差又不在無(wú)故障、葉輪磨損故障的相對(duì)誤差范圍內(nèi),則為其他故障。這需要建立更多的故障模型,進(jìn)-步完善渦輪流量計(jì)故障診斷功能。
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