上游單彎頭和閘閥對渦街流量計(jì)測量性能影響
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英國Surrey大學(xué)和英國國家工程實(shí)驗(yàn)室對上游安裝單90°彎頭、半開閘閥、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(yàn)研究，討論渦街流量計(jì)安裝在其下游的測量精度。日本國家計(jì)量科學(xué)研究院的Takamto等通過實(shí)流實(shí)驗(yàn)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，通過分析每種阻流件情況下儀表系數(shù)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(jì)測量精度所需的最短上游直管段長度，但對后直管段長度并未提及。此外，我國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T9249—1999）中對渦街流量計(jì)在不同阻流件情況下的前后直管段長度也作了相應(yīng)規(guī)定，但是規(guī)定中所推薦的直管段均較長，一般渦街流量計(jì)現(xiàn)場安裝條件根本無法滿足。而國外文章中給出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否具有普適性，能否直接拿來使用值得推敲。目前國內(nèi)針對渦街流量計(jì)安裝使用條件的實(shí)驗(yàn)研究鮮見報(bào)道。本文針對100mm口徑的渦街流量計(jì)開展了基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)、上游單90°彎頭和全開閘閥影響的實(shí)驗(yàn)研究，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對平均儀表系數(shù)的相對誤差、線性度和重復(fù)性進(jìn)行分析與評價(jià)，最終給出了上游單彎頭、全開閘閥條件下渦街流量計(jì)安裝的前后直管段長度建議。
1 實(shí)驗(yàn)裝置
實(shí)驗(yàn)是在天津大學(xué)天津市過程參數(shù)檢測與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上完成的，實(shí)驗(yàn)管徑100mm，圖1為實(shí)驗(yàn)裝置示意。水泵連續(xù)將水池里的水送入高位水塔，水塔通過溢流來保持水壓的恒定。實(shí)驗(yàn)時(shí)，水從水塔的下水管引入到實(shí)驗(yàn)管道，依次流過標(biāo)準(zhǔn)表電磁流量計(jì)、實(shí)驗(yàn)樣機(jī)渦街流量計(jì)，最后回到水池，通過調(diào)節(jié)閥門開度進(jìn)行流量調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)對電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)輸出信號(hào)的實(shí)時(shí)采集與處理。水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置精度可達(dá)0.1%。
圖1 實(shí)驗(yàn)裝置示意
2 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)
表1給出了此次研究的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，共進(jìn)行基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)、上游單彎頭和全開閘閥3大類共23組實(shí)流實(shí)驗(yàn)，均在圖1所示的實(shí)驗(yàn)段X處進(jìn)行。其中，基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)是所有阻流件實(shí)驗(yàn)的參考基準(zhǔn)，即認(rèn)為渦街流量計(jì)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(jì)前直管段長度為100D（D為管道直徑，D＝100mm），后直管段長度為10D。對于單彎頭和全開閘閥的實(shí)驗(yàn)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(yàn)管道及組件的連接示意。
圖2 彎頭和閘閥實(shí)驗(yàn)管道及組件連接示意
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