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        標定介質對流量計儀表系數的影響

        時間:2018-09-13 03:55:35 來源:本站 點擊數:

        采用現場試驗的方法,發現對渦街流量計在水、空氣、蒸汽3種不同介質下檢定儀表系數存在規律性偏差,得出各種流 體介質與渦街流量計儀表系數產生影響。

        0.引言

        為了解決蒸汽流量量值溯源的問題,用于蒸汽流量計標定的 實驗裝置按照標定使用的介質可分為三類。一類是以蒸汽為介質 的蒸汽實流標準裝置,這種裝置的檢測條件與表計使用的工況條 件最為相近,但由于該裝置設計要求高、檢測成本高等特點,目前 使用很少。第二類是以水為介質的液體流量計量標準裝置,此類 裝置精度高,但是與蒸汽的實際工況條件相差較大。第三類是以 空氣為介質的氣體流量標準裝置。

        目前國內外普遍采用后兩類裝置替代蒸汽實流裝置對蒸汽 流量儀表進行標定,但這兩種方法無法模擬蒸汽流量計實際的工 況條件。利用計量標準裝置對渦街流量計開展了水、空氣、蒸汽3 種不同介質的比對測試實驗,并從渦街流量計漩渦產生機理出發, 利用流體力學及卡門渦街原理,結合蒸汽獨特的熱力學性質,對渦 街流量計在3種不同介質下儀表系數存在規律性偏差實驗結論進 行了解釋,得出各種流體介質與渦街流量計儀表系數的關系。

        1渦街流量計的原理

        渦街流量計是根據卡門渦街”原理研制成的流體振蕩式流 量測量儀表。在測量管道流動的流體中插入一根其軸線與流向 垂直的非流線型柱形體,稱之為旋渦發生體。當雷諾數達到一定 值時,從旋渦發生體兩側交替地分離出兩串規則地交錯排列的旋 渦。在滿足雷諾數要求時,旋渦分離產生的頻率僅僅只與旋渦發 生體及所在的測量管道的幾何尺寸有關。旋渦的分離產生的頻率 于流量的大小成正比。渦街流量計的原理如圖1所示。

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        經過推導,流體的體積流量Q與漩渦頻率f符合下面公式: Q= f/K

        式中K為流量計的流量系數。在一定雷諾數范圍內儀表系 K為常數,流量Q與漩渦頻率f成線性關系。因此,只要檢測出 頻率f值,就能通過相應的公式求得體積流量Q的值。

        2.實驗裝置簡介

        本次試驗我們共采用的三套裝置,分別為國家蒸汽流量站蒸 汽實流標定裝置和我所的負壓法音速噴嘴氣體流量計量標準裝 置和質量法水流量計量標準裝置。其中冷凝稱重法蒸汽流量標準 裝置,以過熱及飽和蒸汽作為檢定介質,將通過蒸汽流量儀表的 蒸汽進行冷凝稱重的原理,對蒸汽流量儀表進行實流標定。擴展 不確定度為0.1%(k=2),檢定流量范圍為(2.5?10000)kg/h。 音速噴嘴氣體流量標準裝置是以空氣為介質的流量檢測裝置, 設計依據JJG620-199《臨界流流量計》、《臨界流文丘里噴嘴氣 體流量裝置的測量》、JJG619-2005《標準表法流量標準裝置》等。 擴展不確定度為0.25%(k=2),檢定流量范圍為(2.5?6500) m3/h。 靜態質量法水流量標準裝置,擴展不確定度為0. 1%(k=2),檢定 流量范圍為(0.28?1200)m3/h。

        3.實驗方案

        將一臺準確度等級符合1. 0級脈沖輸出、儀表線性和重復性 較好的50mm 口徑渦街流量計樣機,分別在蒸汽、水、空氣三種流 量標準裝置上進行標定實驗。前后直管段符合檢定規程要求,前 直管段大于10倍公稱通徑10DN)、后直管段大于5倍公稱通徑 (5DN),依次從最小流量qmi?、分界流量屯、最大流量qmax25%、 40%、70%100%,共計6個流量點,每個流量點重復檢定3次, 每次檢定60s。分別計算其儀表系數、線性誤差、重復性誤差數 據,比較在不同介質的檢定裝置下測量數據差異和聯系。

        4.實驗數據

        按照渦街流量計的檢定規程對該試驗樣機各流量點進行調 節、檢定,在3套不同介質的檢定裝置下的實驗的儀表系數、線性 度、重復性如下表1所示,流量曲線關系如圖2所示。

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        由實驗數據圖可以看出,發現儀表系數偏差的正負方向上基 本相同。渦街流量計在空氣、水、蒸汽三種不同介質的儀表系數存

        有差異且差異還是比較明顯的,在其流量范圍內儀表系數依次減 小。綜合實驗數據來看,空氣測定的儀表系數值比水為介質測量 儀表系數值偏大在(0. 5?1.4) %之間的數值,比蒸汽條件下測 量的儀表系數偏大(1.6?2.0)%之間的數值。

        5.實驗結論

        通過標定實驗,發現渦街流量計在蒸汽、水、空氣3種不同介 質下,其主要計量性能如儀表系數、線性誤差和重復性誤差會有 所差別,具體表現為1)在小流量qmin時,以蒸汽為標定介質, 此時的儀表系數最小,此時由于受蒸汽的溫度的影響,造成儀表 系數偏小。2)隨流量的逐漸增大,以空氣為標定介質的儀表系數 變化逐漸增大且變化率最快,蒸汽介質的儀表系數變化次之,以 水為介質的儀表系數變化最小。

         


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