摘(zhāi)要：對v錐流(liú)量計 抗擾(rǎo)動特性(xìng)有助于(yú)厘清v錐流量計(jì)的計(jì)量性能。将(jiāng)成套(tào)圓片(piàn)型漩(xuán)渦、圓片型(xíng)剖面(miàn)擾動發生(shēng)器，分别安(ān)裝在(zài)v錐流量計上、下遊0d、3d處的直管(guǎn)段(duàn)上，進(jìn)行擾(rǎo)動對v錐流(liú)量計測(cè)量(liàng)性能影響(xiǎng)的試驗。通(tōng)過分析得出了(le)未安裝與安裝(zhuāng)擾動發生器(qì)時流量(liàng)的(de)相(xiàng)對誤(wù)差。結果表明，上、下遊0d、3d處擾動對(duì)v錐(zhuī)流量計測量(liàng)性能的影響明(míng)顯，在實(shí)際(jì)使用中應(yīng)引(yǐn)起足夠(gòu)的重視。
0引(yǐn)言
　　爲了降低流體擾(rǎo)動對差壓式流(liú)量計測(cè)量性能(néng)帶來的影響，節流裝(zhuāng)置(zhì)的安裝(zhuāng)使用應具(jù)備相(xiàng)應的管道條件，上下遊配置的(de)直管段(duàn)長(zhǎng)度須(xū)滿足(zú)相關技術(shù)要(yào)求(qiú)。對于目前(qián)仍廣泛使用的标準孔闆(pǎn)來說(shuō)，隻要(yào)按(àn)标準[1-2]設(shè)計、制(zhì)造，前後直(zhí)管段的配(pèi)管長(zhǎng)度、内徑(jìng)、圓度等滿足(zú)規範要求，安裝(zhuāng)使(shǐ)用前無(wú)需實(shí)流标定就(jiù)可估算其測量(liàng)誤差。在(zài)各類技術交(jiāo)流及推介(jiè)資料中(zhōng)，認爲v錐(zhuī)流量計具有流(liú)體自(zì)整流(liú)能力，抗流動幹擾性(xìng)能強，直(zhí)管(guǎn)段要(yào)求低的特(tè)點，提(tí)出前(qián)1d～3d、後0d～1d直(zhí)管段，有些甚至(zhì)提出(chū)了不需要配置(zhì)直管(guǎn)段就可正(zhèng)常使用(yòng)。對于提出直(zhí)管段上述(shù)要求的(de)合理性(xìng)與科學性，由于沒有擾(rǎo)動(dòng)對v錐流量(liàng)計(jì)測量性(xìng)能的(de)影響(xiǎng)進行系統的研究，使(shǐ)得配多(duō)長的直(zhí)管段(duàn)才合(hé)适沒(méi)有足夠(gòu)的(de)實驗(yàn)數據(jù)支撐，對此業界(jiè)一直持有不同的(de)看法，急(jí)需通過(guò)實(shí)驗來(lái)獲得(dé)答案(àn)。v錐流量計是(shì)一種差壓(yā)式流量儀表(biǎo)，雖然其結(jié)構(gòu)具(jù)有一(yī)定的自整(zhěng)流能力，但(dàn)其不(bú)對稱的取壓結(jié)構，錐體與管道的同(tóng)軸度誤(wù)差(chà)，管道、錐體圓度和焊接(jiē)變形的(de)影響及流(liú)場的(de)複(fú)雜(zá)性，不可避(bì)免地會産(chǎn)生(shēng)測量附(fù)加(jiā)誤差，更(gèng)沒有(yǒu)形成成套(tào)的技(jì)術手(shǒu)冊用(yòng)于指導設(shè)計、生(shēng)産、安裝與使用(yòng)。爲了獲得第一手資(zī)料(liào)，一台口(kǒu)徑dn50，β爲0.6的(de)v錐(zhuī)流量(liàng)傳感器(qì)，并配置(zhì)測量範(fàn)圍爲6kpa，精(jīng)度爲0.2級，低零漂(piāo) 差壓變送器 ，其(qí)輸入(rù)差(chà)壓與輸(shū)出電流設置爲(wèi)線性(xìng)關系，以提(tí)高小流量(liàng)時輸(shū)出電流的靈敏(mǐn)度；配置0.05級(jí)四位(wèi)半數(shù)字多用表(biǎo)用于指示差壓(yā)變送器輸(shū)出電(diàn)流值；工(gōng)作介質(zhì)水爲(wèi)牛頓(dùn)流體(tǐ)，連續(xù)并充(chōng)滿圓(yuán)管及節流件(jiàn)，并(bìng)采用(yòng)成(chéng)套擾動器對(duì)v錐流量計(jì)進行抗(kàng)擾動性(xìng)能(néng)的實流測試(shì)。
1試驗結果
1.1前直(zhí)管段(duàn)0d、3d處(chù)擾(rǎo)動試(shì)驗
　　在前直(zhí)管段(duàn)0d、3d處分(fèn)别安裝圓(yuán)片型擾動發生(shēng)器，圓片型左漩(xuán)漩渦擾動發生(shēng)器，如圖(tú)1所示，圓(yuán)片型右(yòu)漩(xuán)漩渦(wō)擾(rǎo)動發生(shēng)器，如(rú)圖2所(suǒ)示，圓(yuán)片型速度(dù)剖(pōu)面流動(dòng)擾動(dòng)發生器，如圖3所(suǒ)示，短(duǎn)接環(huán)如圖4所(suǒ)示。

　　圓片型(xíng)左漩、右漩漩渦(wō)擾動(dòng)發生器可(kě)産生類(lèi)似于直(zhí)角連接的兩個(gè)90°彎(wān)管所引起的(de)漩渦。圓片型速(sù)度剖(pōu)面流動擾動發(fā)生器可産生類似于(yú)突出(chū)的管道接頭或(huò)尚未(wèi)全開的閘閥所引起的漩渦。利用(yòng)現有的(de)工作(zuò)條件(jiàn)，在直管段(duàn)0d處從dn40直接(jiē)擴大到(dào)dn50，使流動(dòng)截面突然(rán)擴大(dà)，模拟日常(cháng)使用(yòng)中可(kě)能(néng)遇(yù)到的(de)管道(dào)條件(jiàn)，研究(jiū)當管(guǎn)道(dào)口徑(jìng)突(tū)變時，引起的擾(rǎo)流對v錐(zhuī)流(liú)量計(jì)所産生的影響。值得(dé)說明(míng)的是(shì)圓片型左(zuǒ)漩漩渦擾動(dòng)發(fā)生器、圓片型右漩漩(xuán)渦擾動發生器(qì)、圓(yuán)片型速(sù)度剖(pōu)面流動擾動發(fā)生器(qì)是(shì)依(yī)據參(cān)考文獻(xiàn)[3]附錄b而(ér)設計制(zhì)作。前直(zhí)管段0d、3d設置擾動(dòng)器的實驗數據，如表1所示。
1.2後直管段(duàn)0d、3d擾(rǎo)動試驗(yàn)
　　後直(zhí)管段0d、3d處分(fèn)别(bié)安裝圓(yuán)片型(xíng)左漩(xuán)漩渦擾(rǎo)動(dòng)發生器、圓(yuán)片型(xíng)右漩漩渦(wō)擾動(dòng)發生(shēng)器、圓(yuán)片型速度剖面流動(dòng)擾動發生器(qì)，同(tóng)時進(jìn)行(háng)了管徑從dn50突變(biàn)地(dì)縮小(xiǎo)到dn40的(de)試驗。實驗(yàn)數據如(rú)表(biǎo)2所示(shì)。


2數據處理
　　由(yóu)于差壓變送(sòng)器的(de)輸出電流(liú)正比(bǐ)于輸入(rù)差(chà)壓，設未(wèi)安裝擾動器(qì)輸出電流(liú)爲i0，安(ān)裝擾動器(qì)後輸(shū)出電流(liú)爲(wèi)i，則輸(shū)出電流的相對(duì)誤差爲[(i-i0)/i0]×100％。可得在前直(zhí)管段0d、3d處擾(rǎo)動與無擾動時(shí)電流(liú)的(de)相(xiàng)對誤(wù)差曲線，如圖5所(suǒ)示。後(hòu)直管段0d、3d處(chù)擾動與無(wú)擾動(dòng)時電流的(de)相對誤差曲(qǔ)線，如圖(tú)6所示。
　　一般管道(dào)雷諾數red＜2300爲層流(liú)狀态，red=2000～4000爲過渡狀(zhuàng)态，red＞4000爲紊流(liú)狀态，流體(tǐ)雷諾數的計算(suàn)公式(shì)如下(xià)：

式中：
qv——體積流量(liàng)，m3/h；
d——管道内徑，mm；
ν——流體(tǐ)運動(dòng)黏(nián)度，m2/s
　　 差壓(yā)式流量計 需有适用的(de)雷諾數red範(fàn)圍工作于湍(tuān)流流(liú)動狀态。當(dāng)管道内(nèi)徑(jìng)d爲50mm，水的運動(dòng)黏度ν爲(wèi)1.006×10-6m2/s，雷諾數(shù)red取4000時，則(zé)體(tǐ)積流量：
qv=dνred/354×10-3=0.05×1.006×10-6×4000/354×10-3≈5.7×10-4m3/s≈2.0m3/h
　　由此(cǐ)可知，體積流量(liàng)在1.0～2.0m3/h範(fàn)圍内爲過渡狀态(tài)。
　　由于流量與(yǔ)差壓的方(fāng)差(chà)成(chéng)正比(bǐ)，故有(yǒu)流量與差壓變(biàn)送器(qì)輸出(chū)電流(liú)的方(fāng)差(chà)成正比。則流量(liàng)的(de)相對誤差(chà)爲

　　從式（2）可(kě)得，在前直管段(duàn)0d、3d處擾動與(yǔ)無擾(rǎo)動時流量的相(xiàng)對誤(wù)差曲線，如(rú)圖7所示，後直管(guǎn)段0d、3d處(chù)擾動與無擾動(dòng)時(shí)流量的(de)相對(duì)誤差曲線，如圖8所示，其中(zhōng)将(jiāng)流(liú)量小于0.5m3/h的(de)電流信号(hào)切除(chú)（當流量值較小(xiǎo)，電流i0接近4時，δ将(jiāng)很大(dà)，沒有(yǒu)實際(jì)意義(yì)）。




3試驗(yàn)中發(fā)現的現象(xiàng)
　　當流量增大到(dào)8m3/h時，在以電磁流(liú)量計(jì)作爲(wèi)标準(zhǔn)表的水(shuǐ)流量标準裝(zhuāng)置上(shàng)進行測試時(shí)，由于流(liú)量波(bō)動太大已難以讀數。在用(yòng)玻璃(lí)轉(zhuǎn)子流量計進行比(bǐ)對測(cè)量時(shí)，能直觀地(dì)發現浮(fú)子(zǐ)上(shàng)下(xià)大範(fàn)圍地(dì)沉浮(fú)，管道内的(de)壓強(qiáng)波動(dòng)較大，流速(sù)場變化明顯。
　　另(lìng)外，由(yóu)于(yú)v錐(zhuī)流量(liàng)計輸出的差壓(yā)較低(dī)，引壓管液(yè)位的微(wēi)小波動或差(chà)壓變送器(qì)零漂(piāo)對流(liú)量有着顯(xiǎn)著(zhe)的影響(xiǎng)。如在(zài)流量(liàng)點1m3/h處(chù)，實測(cè)輸出電流僅爲4.117ma，由于差變(biàn)的量(liàng)程(chéng)爲6kpa，對應(yīng)的差壓Δp=[（4.117-4）ma/（20-4）ma]×6kpa≈0.044kpa。在流量(liàng)計靜态時，若管(guǎn)道内壓力波動或引(yǐn)壓管内氣(qì)泡等(děng)原因導(dǎo)緻(zhì)引壓管内壓差不平衡，隻(zhī)要産生44pa相當于4.5mm水柱(zhù)的液位差，即可(kě)産生高達1m3/h的虛假流量[4]。雖(suī)然v錐流量計的壓損相對較小(xiǎo)，但産(chǎn)生的差壓也相(xiàng)對較低(dī)，因此，小(xiǎo)流量時的(de)測量(liàng)誤差應引起足(zú)夠重(zhòng)視。
4結語
1）在(zài)0d處(chù)v錐流量計具(jù)有較好抗管道(dào)口徑突變(biàn)的能力。
2）前(qián)、後0d、3d處擾動(dòng)對v錐(zhuī)流量計測(cè)量性能的(de)影響(xiǎng)不可忽(hū)視。
3）配(pèi)置(zhì)高精(jīng)度、低零漂(piāo)差壓變(biàn)送器，差(chà)壓引(yǐn)壓(yā)管(guǎn)應具(jù)有良好的(de)工作(zuò)狀态，否則，小信号有效切除的(de)難度(dù)較大，并将(jiāng)縮減成套v錐流(liú)量(liàng)計的範圍度(dù)。
4）v錐流量計是一個典(diǎn)型(xíng)的(de)懸臂(bì)梁結構，即使是穩定流(liú)在支撐(chēng)杆上流過(guò)，發生“卡門”渦街是不(bú)可避免的，同時(shí)受上遊(yóu)來流沖擊也會産生時(shí)變加速度(dù)将誘(yòu)發流體振蕩，當(dāng)與懸臂梁(liáng)結構(gòu)産生共振時将對測量結果産(chǎn)生較大影(yǐng)響。
由(yóu)于阻(zǔ)流件類(lèi)型(xíng)的複雜多(duō)樣，以(yǐ)及v錐(zhuī)流(liú)量計的(de)結構、制造及安(ān)裝(zhuāng)等原因，對擾(rǎo)動産生(shēng)測量誤(wù)差的研究将是(shì)長期和艱巨的(de)。通過(guò)擾動對v錐(zhuī)流量計測(cè)量性能影響，抛(pāo)磚(zhuān)引(yǐn)玉，将有效助推(tuī)v錐流量計的進(jìn)步與流量的發展。

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