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上游單彎頭和閘閥對渦街流量計測量性能影響

作者: 時(shí)間:2013-10-26 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
是一種基于流體振蕩原理的新型速度式流量?jì)x表,以其對流體物性變化的不敏感性、高可靠性和高精度等特點(diǎn)而被廣泛應用于工業(yè)現場(chǎng)。自20世紀60年代末誕生以來(lái),發(fā)展迅速,國內外學(xué)者分別對旋渦發(fā)生體形狀、信號檢測方式以及數字信號處理方法等方面展開(kāi)了大量研究工作,并取得了顯著(zhù)成果。隨著(zhù)的推廣和使用,其安裝影響越來(lái)越受到人們的重視,安裝環(huán)境、使用條件對其的影響成為需要關(guān)注的問(wèn)題。

英國Surrey大學(xué)和英國國家工程實(shí)驗室對上游安裝單90°彎頭、半開(kāi)閘閥、不同平面的2個(gè)90°彎頭3種阻流件情況分別進(jìn)行了實(shí)驗研究,討論渦街流量計安裝在其下游的。日本國家計量科學(xué)研究院的Takamto等通過(guò)實(shí)流實(shí)驗方法,對4種不同形狀的旋渦發(fā)生體在6種阻流件安裝條件下的進(jìn)行研究,通過(guò)分析每種阻流件情況下儀表系數的相對誤差,最終給出了安裝每種阻流件時(shí)保證渦街流量計所需的最短上游直管段長(cháng)度,但對后直管段長(cháng)度并未提及。此外,我國機械行業(yè)標準(JB/T9249—1999)中對渦街流量計在不同阻流件情況下的前后直管段長(cháng)度也作了相應規定,但是規定中所推薦的直管段均較長(cháng),一般渦街流量計現場(chǎng)安裝條件根本無(wú)法滿(mǎn)足。而國外文章中給出的實(shí)驗結果是否具有普適性,能否直接拿來(lái)使用值得推敲。目前國內針對渦街流量計安裝使用條件的實(shí)驗研究鮮見(jiàn)報道。本文針對100mm口徑的渦街流量計開(kāi)展了基準實(shí)驗、上游單90°彎頭和全開(kāi)閘閥影響的實(shí)驗研究,通過(guò)實(shí)驗數據對平均儀表系數的相對誤差、線(xiàn)性度和重復性進(jìn)行分析與評價(jià),最終給出了上游、全開(kāi)閘閥條件下渦街流量計安裝的前后直管段長(cháng)度建議。

1 實(shí)驗裝置

實(shí)驗是在天津大學(xué)天津市過(guò)程參數檢測與控制重點(diǎn)實(shí)驗室的水流量標準裝置上完成的,實(shí)驗管徑100mm,圖1為實(shí)驗裝置示意。水泵連續將水池里的水送入高位水塔,水塔通過(guò)溢流來(lái)保持水壓的恒定。實(shí)驗時(shí),水從水塔的下水管引入到實(shí)驗管道,依次流過(guò)標準表電磁流量計、實(shí)驗樣機渦街流量計,最后回到水池,通過(guò)調節閥門(mén)開(kāi)度進(jìn)行流量調節。實(shí)驗采用計算機控制,實(shí)現對電磁流量計、渦街流量計輸出信號的實(shí)時(shí)采集與處理。水流量標準裝置精度可達0.1%。

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圖1 實(shí)驗裝置示意

實(shí)驗樣機為橫河DY100-EBLBA1-2D一體型渦街流量計,口徑100mm。該樣機最大特點(diǎn)是采用了基于頻譜分析的數字信號處理方法,保證了在較寬的測量范圍內具有較高精度??蓽y流量范圍7.5~248m3/h,精度可達1%。但是,受實(shí)驗裝置所能提供的流量范圍限制,最小流量只能做到10m3/h,最大流量可以達到200m3/h。由于管道改造后壓損增大,最終流量上限只能達到150m3/h左右,所以進(jìn)行實(shí)流實(shí)驗測試的流量范圍為10~150m3/h。

2 實(shí)驗方案設計

表1給出了此次研究的實(shí)驗方案設計,共進(jìn)行基準實(shí)驗、上游和全開(kāi)閘閥3大類(lèi)共23組實(shí)流實(shí)驗,均在圖1所示的實(shí)驗段X處進(jìn)行。其中,基準實(shí)驗是所有阻流件實(shí)驗的參考基準,即認為渦街流量計入口為充分發(fā)展湍流流動(dòng),為其最佳使用條件,此時(shí)渦街流量計前直管段長(cháng)度為100D(D為管道直徑,D=100mm),后直管段長(cháng)度為10D。對于和全開(kāi)閘閥的實(shí)驗需要對裝置進(jìn)行改造后才能進(jìn)行,圖2所示為彎頭和閘閥實(shí)驗管道及組件的連接示意。

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圖2 彎頭和閘閥實(shí)驗管道及組件連接示意

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