标定介质对涡街流量计仪表系数的影响

admin 2018-3-30 15:26:25 职业动态 次阅读

摘要 :采用现场试验的方法,发现对涡街流量计在水、空气、蒸汽 3 种不同介质下检定仪表系数存在规律性偏差,得出各种流体介质与涡街流量计仪表系数产生影响。


0 引言

为了处置蒸汽流量量值溯源的问题,用于蒸汽流量计标定的实验装置按照标定使用的介质可分为三类。一类是以蒸汽为介质的蒸汽实流准则装置,这种装置的检测条件与表计使用的工况条件最为相近,但由于该装置设计请求高、检测成本高等特点,此刻使用很少。第二类是以水为介质的液体流量计量准则装置,此类装置精度高,但是与蒸汽的实际工况条件相差较大。第三类是以空气为介质的气体流量准则装置。


此刻国内外遍及采用后两类装置替代蒸汽实流装置对蒸汽流量仪表实行标定,但这两种方法无法模拟蒸汽流量计实际的工况条件。利用计量准则装置对涡街流量计展开了水、空气、蒸汽 3种不同介质的比对测试实验,并从涡街流量计漩涡产生机理出发,利用流体力学及卡门涡街原理,结合蒸汽独特的热力学性质,对涡街流量计在 3 种不同介质下仪表系数存在规律性偏差实验结论实行了说明,得出各种流体介质与涡街流量计仪表系数的关系。


1 涡街流量计的原理

涡街流量计是按照“卡门涡街”原理研制成的流体振荡式流量测量仪表。在测量管道流动的流体中插入一根其轴线与流向垂直的非流线型柱形体,称之为旋涡产生体。当雷诺数达到一定值时,从旋涡产生体两侧交替地分离出两串规则地交错排列的旋涡。在满足雷诺数请求时,旋涡分离产生的频率仅仅只与旋涡产生体及所在的测量管道的几何尺寸有关。旋涡的分离产生的频率于流量的大小成正比。涡街流量计的原理如图 1 所示。

经过推导,流体的体积流量 Q 与漩涡频率 f 符合下面公式 :


式中 :K 为流量计的流量系数。在一定雷诺数范围内仪表系数 K 为常数,流量 Q 与漩涡频率 f 成线性关系。因此,只要检测出频率 f 值,就能经过相符合的公式求得体积流量 Q 的值。


2 实验装置概况

本次试验大家共采用的三套装置,分别为国家蒸汽流量站蒸汽实流标定装置和我所的负压法音速喷嘴气体流量计量准则装置和质量法水流量计量准则装置。其中冷凝称重法蒸汽流量准则装置,以过热及饱和蒸汽作为检定介质,将经过蒸汽流量仪表的蒸汽实行冷凝称重的原理,对蒸汽流量仪表实行实流标定。扩展不确定度为 0.1%(k=2),检定流量范围为(2.5 ~ 10000)kg/h。音速喷嘴气体流量准则装置是以空气为介质的流量检测装置 ,设计依据 JJG620-1994 《临界流流量计》、 《临界流文丘里喷嘴气体流量装置的测量》、JJG619-2005 《准则表法流量准则装置》等。扩展不确定度为 0.25%(k=2),检定流量范围为(2.5 ~ 6500)m 3 /h。静态质量法水流量准则装置,扩展不确定度为 0.1%(k=2),检定流量范围为(0.28 ~ 1200)m 3 /h 。


3 实验方案

将一台准确度等级符合 1.0 级脉冲输出、仪表线性和重复性较好的 50mm 口径涡街流量计样机,分别在蒸汽、水、空气三种流量准则装置上实行标定实验。前后直管段符合检定规程请求,前直管段大于 10 倍公称通径(10DN)、后直管段大于 5 倍公称通径(5DN),依次从最小流量 q min 、分界流量 q t 、最大流量 q max 的 25%、40%、70% 和 100%,共计 6 个流量点,每个流量点重复检定 3 次,每次检定 60s。分别计算其仪表系数、线性误差、重复性误差数据,比较在不同介质的检定装置下测量数据差异和联络。


4 实验数据

按照涡街流量计的检定规程对该试验样机各流量点实行调节、检定,在 3 套不同介质的检定装置下的实验的仪表系数、线性度、重复性如下表 1 所示,流量曲线关系如图 2 所示。

表 1 不同介质的检定装置下的实验的仪表系数、线性度、重复性

由实验数据图可以看出,发现仪表系数偏差的正负方向上根本相同。涡街流量计在空气、水、蒸汽三种不同介质的仪表系数存有差异且差异还是比较明显的,在其流量范围内仪表系数依次减小。综合实验数据来看,空气测定的仪表系数值比水为介质测量仪表系数值偏大在(0.5 ~ 1.4)% 之间的数值,比蒸汽条件下测量的仪表系数偏大(1.6 ~ 2.0)% 之间的数值。


5 实验结论

经过标定实验,发现涡街流量计在蒸汽、水、空气 3 种不同介质下,其首要计量性能如仪表系数、线性误差和重复性误差会有所差别,具体表现为 :(1)在小流量 q min 时,以蒸汽为标定介质,此时的仪表系数最小,此时由于受蒸汽的温度的影响,造成仪表系数偏小。 (2)随流量的逐渐增大,以空气为标定介质的仪表系数变化逐渐增大且变化率最快,蒸汽介质的仪表系数变化次之,以水为介质的仪表系数变化最小。


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