Die Fehlerverschiebung eines Turbinenradgaszählers in Abhängigkeit vom Anströmprofil

摘要

Es wird ein empirisch gewonnenes Berechnungsmodell zwischen der Fehlerkurvenverschiebung eines Turbinenradgaszählers (TGZ) und dem gestörten Anströmprofil im Einlauf des TGZ vorgestellt. Basis des Modells ist eine umfangreiche Sammlung von experimentell mittels Laser-Doppler-Anemometrie (LDA) gemessenen Strömungsgeschwindigkeitsprofilen in Abhängigkeit von Durchfluß, Vorstörung (Krümmer, Aufweitung, Halbblende, Raumkrümmer) und Entfernung des TGZ stromab von der Störung. Zur Charakterisierung von gestörten und ungestörten Profilen werden Kenngrößen definiert, die die räumliche Verteilung der axialen und tangentialen Geschwindigkeiten und den damit verbundenen Impulsflüssen in Form von zwei Momentverteilungszahlen (K_u und K_v) beschreiben. Die Asymmetrie der Strömung wird durch eine Asymmetriezahl K_A gekennzeichnet. Diese Kennziffern quantifizieren den Einfluß von Vorstörungen wie Drall und Verformung des Strömungsprofils und erlauben es, in Verbindung mit einer einfachen Modellvorstellung (Fehlerverschiebungsmodell) die Verschiebung der Fehlerkurven bei Vorstörungen analytisch mit nur drei Parametern zu beschreiben. Mit dem Modell ist die Möglichkeit geschaffen worden, bereits mit Kenntnis der Anströmprofile die Fehlerverschiebung gegenüber ungestörter Anströmung zu berechnen. Zusammen mit dem Strömungsprofilkatalog kann daher das Fehlerverhalten des TGZ in praktisch relevanten Anwendungsfällen vorhersagt werden, was für die Praxis von enormer Bedeutung ist.%The paper presents a new empirical model for the calculation of the error shift of a turbine gas meter caused by disturbed velocity profiles in front of the gas meter. The model is based on an extensive catalogue of fluid velocity profiles for different flow rates, perturbations (bends, diffusors, half plates, double bends out of plane) and distances between perturbation and turbine gas meter measured by a computer-controlled laser Doppler velocimeter system. The flow profiles can be characterized by defining flow field parameters: the momentum fluxes describing the two-dimensional distribution of the axial and tangential velocity component and the asymmetry of the flow characterized by an asymmetry number. These parameters quantify the influence of flow perturbations, swirl and deformation of the flow profile, and allow, in addition, the error shift to be calculated analytically using a simple model based on only three flow field parameters. The developed model and the catalogue of flow profiles thus allow the error shift to be predicted for many applications significant in practice, which is important for the practical use of gas meters.