摘要: 為分析取壓位置對旋進漩渦流量計計量檢定結(jié)果的影響,文章基于負(fù)壓音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)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(fā)現(xiàn),相同流量下,在表體取壓孔取壓,流量計檢定的相對誤差#小;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(xiàn)越明顯,在 q max 流量下,誤差相差#大為 5.23%。試驗結(jié)果表明,不同取壓位置對旋進漩渦流量計檢定結(jié)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(dǎo)意義。
取壓位置對旋進漩渦流量計檢定結(jié)果的影響研究
1 理論分析
1.1 旋進漩渦流量計結(jié)構(gòu)組成和工作原理旋進漩渦流量計由漩渦發(fā)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(jīng)過漩渦發(fā)生器后,發(fā)生器的螺旋葉片會迫使流體圍繞發(fā)生器產(chǎn)生劇烈旋轉(zhuǎn),從而使流體產(chǎn)生一個切向速度,形成漩渦。當(dāng)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(zhuǎn),形成陀螺式的渦流進動現(xiàn)象。該進動頻率與流量大小成正比,不受流體物理性質(zhì)和密度的影響,檢測元件測得流體二次旋轉(zhuǎn)進動頻率,就可得出流量,而且能在較寬的流量范圍內(nèi)獲得良好的線性度。
1.2 模型分析
本文采用負(fù)壓音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,根據(jù)質(zhì)量守恒,通過負(fù)壓音速噴嘴氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置的流量為
(1)
式中:A * ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴喉部面積;C * ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴臨界流函數(shù);C d ——標(biāo)準(zhǔn)裝置的噴嘴流出系數(shù);p 0 ——標(biāo)準(zhǔn)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(shù);Z—— 氣 體 壓 縮 系數(shù);M——氣體摩爾質(zhì)量;T 0 ——標(biāo)準(zhǔn)裝置處溫度。儀表系數(shù) K 的計算公式為
(2)
式中:N——檢定時脈沖數(shù);t ——檢定時間;p a ——檢定時大氣壓力。相對誤差為
式中:E——相對誤差;K——檢定過程中計算的儀表系數(shù);K 0 ——流量計原始儀表系數(shù)。
由式(1)、式(2)、式(3)可知,旋進漩渦流量計儀表系數(shù) 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(shù)K 就越大,而流量計的相對誤差 E 由儀表系數(shù) 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(jù)試驗結(jié)果做進一步詳細(xì)分析。JJG1121—2015《旋進漩渦流量計檢定規(guī)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(guī)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)。
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(nèi),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(zhǔn)確度等級為 1.5 級,標(biāo)準(zhǔn)器采用準(zhǔn)確度等級為 0.3 級的音速噴嘴式氣體流量標(biāo)準(zhǔn)裝置,檢定依據(jù)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(tǒng)運行時間為 60 s,大氣壓力為 97.1 kPa,環(huán)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(shù)據(jù)如表 2 所示。
對表 2 數(shù)據(jù)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。
由圖 2 可知:
(1)下游表后取壓時,流量計相對誤差為負(fù)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(fù)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(yuǎn)遠(yuǎn)超出檢定規(guī)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(jié)果越接近。
3、結(jié)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?zé)o法在表體取壓孔取壓時,則應(yīng)選取靠近表體的下游位置取壓,這樣測得的結(jié)果更接近真實數(shù)據(jù)。