上游單彎頭和閘閥對渦街流量計測量性能影響
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英國Surrey大學(xué)和英國國家工程實驗室對上游安裝單90°彎頭、半開閘閥、不同平面的2個90°彎頭3種阻流件情況分別進行了實驗研究，討論渦街流量計安裝在其下游的測量精度。日本國家計量科學(xué)研究院的Takamto等通過實流實驗方法，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保證渦街流量計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，我國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JB/T9249—1999）中對渦街流量計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，一般渦街流量計現(xiàn)場安裝條件根本無法滿足。而國外文章中給出的實驗結(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)針對渦街流量計安裝使用條件的實驗研究鮮見報道。本文針對100mm口徑的渦街流量計開展了基準(zhǔn)實驗、上游單90°彎頭和全開閘閥影響的實驗研究，通過實驗數(shù)據(jù)對平均儀表系數(shù)的相對誤差、線性度和重復(fù)性進行分析與評價，最終給出了上游單彎頭、全開閘閥條件下渦街流量計安裝的前后直管段長度建議。
1 實驗裝置
實驗是在天津大學(xué)天津市過程參數(shù)檢測與控制重點實驗室的水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置上完成的，實驗管徑100mm，圖1為實驗裝置示意。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。實驗時，水從水塔的下水管引入到實驗管道，依次流過標(biāo)準(zhǔn)表電磁流量計、實驗樣機渦街流量計，最后回到水池，通過調(diào)節(jié)閥門開度進行流量調(diào)節(jié)。實驗采用計算機控制，實現(xiàn)對電磁流量計、渦街流量計輸出信號的實時采集與處理。水流量標(biāo)準(zhǔn)裝置精度可達0.1%。
圖1 實驗裝置示意
2 實驗方案設(shè)計
表1給出了此次研究的實驗方案設(shè)計，共進行基準(zhǔn)實驗、上游單彎頭和全開閘閥3大類共23組實流實驗，均在圖1所示的實驗段X處進行。其中，基準(zhǔn)實驗是所有阻流件實驗的參考基準(zhǔn)，即認(rèn)為渦街流量計入口為充分發(fā)展湍流流動，為其最佳使用條件，此時渦街流量計前直管段長度為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驗需要對裝置進行改造后才能進行，圖2所示為彎頭和閘閥實驗管道及組件的連接示意。
圖2 彎頭和閘閥實驗管道及組件連接示意
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