上游單彎頭和閘閥對渦街流量計測量性能影響
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測量精度。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測量性能進(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)保證渦街流量計測量精度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),最終給出了上游單彎頭、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%。
圖1 實(shí)驗裝置示意
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、上游單彎頭和全開(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。對于單彎頭和全開(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。
圖2 彎頭和閘閥實(shí)驗管道及組件連接示意
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