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    取壓位置對旋進漩渦流量計檢定結果的影響研究

    取壓位置對旋進漩渦流量計檢定結果的影響研究

    時間:2023-11-10 15:12:00

     摘要: 為分析取壓位置對旋進漩渦流量計計量檢定結果的影響,文章基于負壓音速噴嘴氣體流量標準裝置,分別在某品牌型號的旋進漩渦流量計上游 10 D 、上游 5 D 、表體、下游 5 D 、下游 10 D 處的位置進行取壓,獲得不同流量下、不同取壓位置的計量檢定相對誤差曲線。通過對曲線分析發現,相同流量下,在表體取壓孔取壓,流量計檢定的相對誤差#;在下游表后取壓,流量計檢定誤差次之;在上游表前取壓,流量計檢定誤差#大。隨著流量的增加,其表現越明顯,在 q max 流量下,誤差相差#大為 5.23%。試驗結果表明,不同取壓位置對旋進漩渦流量計檢定結果有著較大的影響,對旋進漩渦流量計日常檢定工作均有著重要的實際指導意義。YpM壓力變送器_差壓變送器_液位變送器_溫度變送器

     
    1 理論分析
    1.1 旋進漩渦流量計結構組成和工作原理旋進漩渦流量計由漩渦發生器、殼體、流量積算儀、檢驗元件、消旋器組成,其工作原理如圖 1所示。在流體經過漩渦發生器后,發生器的螺旋葉片會迫使流體圍繞發生器產生劇烈旋轉,從而使流體產生一個切向速度,形成漩渦。當流體進入擴散段時,漩渦流受到回流的作用,開始作二次旋轉,形成陀螺式的渦流進動現象。該進動頻率與流量大小成正比,不受流體物理性質和密度的影響,檢測元件測得流體二次旋轉進動頻率,就可得出流量,而且能在較寬的流量范圍內獲得良好的線性度。
    旋進漩渦流量計工作原理
    1.2 模型分析
    本文采用負壓音速噴嘴氣體流量標準裝置,根據質量守恒,通過負壓音速噴嘴氣體流量標準裝置的流量為
    旋進漩渦流量計工作原理(1)
    式中:A * ——標準裝置的噴嘴喉部面積;C * ——標準裝置的噴嘴臨界流函數;C d ——標準裝置的噴嘴流出系數;p 0 ——標準裝置噴嘴前滯止壓力;p ——被檢流量計處壓力;T——被檢流量計溫度;R u —— 通 用 氣 體 常 數;Z—— 氣 體 壓 縮 系數;M——氣體摩爾質量;T 0 ——標準裝置處溫度。儀表系數 K 的計算公式為
    360桌面截圖20231110151805.jpg(2)
    式中:N——檢定時脈沖數;t ——檢定時間;p a ——檢定時大氣壓力。相對誤差為
    360桌面截圖20231110151859.jpg
    式中:E——相對誤差;K——檢定過程中計算的儀表系數;K 0 ——流量計原始儀表系數。
    由式(1)、式(2)、式(3)可知,旋進漩渦流量計儀表系數 K 與被檢流量計處壓力 p 成正比,被檢流量計處壓力越大,該流量計的儀表系數K 就越大,而流量計的相對誤差 E 由儀表系數 K 計算所得,因此取壓位置對旋進漩渦流量計相對誤差有較大影響。
     
    2 試驗分析
    分別在旋進漩渦流量計不同位置取壓,對其進行檢定試驗,根據試驗結果做進一步詳細分析。JJG1121—2015《旋進漩渦流量計檢定規程》對旋進漩渦流量計的取壓位置沒有明確要求,為此筆者梳理了不同檢定規程對取壓位置的要求作為本次試驗取壓位置的參考(見表 1)。
    不同檢定規程對取壓位置的要求
    由表 1 可知,不同類型流量計的取壓位置基本集中在表體、表前 10D 或表后 10D 以內,因此本次試驗選取表體處、表后 5D 處、表后 10D 處、表前5D 處、表前 10D 處 5 個取壓位置進行試驗。試驗流量計選用某品牌的旋進漩渦流量計,其流量范圍為(2.5~30) m 3 /h、準確度等級為 1.5 級,標準器采用準確度等級為 0.3 級的音速噴嘴式氣體流量標準裝置,檢定依據為 JJG 1121—2015。分別在 2.5 m 3 /h、6 m 3 /h、15 m 3 /h、30 m 3 /h 4種流量工況下對上述 5 個取壓位置進行試驗。試驗時,系統運行時間為 60 s,大氣壓力為 97.1 kPa,環境溫度為 21.9 ℃,相對濕度為 54%,每種工況下各操作 3 次后取平均值,試驗數據如表 2 所示。
     
    對表 2 數據進行分析,獲得旋進漩渦流量計在不同取壓方式下的相對誤差曲線,如圖2 所示。
    旋進漩渦流量計不同取壓位置下的相對誤差曲線
    由圖 2 可知:
    (1)下游表后取壓時,流量計相對誤差為負值;上游表前取壓時,流量計相對誤差為正值;表體取壓時,流量計小流量時相對誤差為正值,大流量時相對誤差為負值。
    (2)表體取壓時流量計相對誤差#小,下游表后取壓次之,上游表前取壓流量計相對誤差#大,且隨著流量的增大,其差異也變得越大。流量為
    30 m 3 /h 時,在表前 10 D 處取壓的相對誤差比表體取壓的相對誤差高 5.23%,遠遠超出檢定規程要求。
    (3)越靠近表體位置取壓,其相對誤差與表體取壓時的檢測結果越接近。
    3、結束語
    在旋進漩渦流量計日常檢定過程中,盡量采取表體取壓孔取壓,若無表體取壓孔或因外界因素無法在表體取壓孔取壓時,則應選取靠近表體的下游位置取壓,這樣測得的結果更接近真實數據。
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