渦輪流量計(jì)安裝時(shí)直管段長(zhǎng)度與測(cè)量精度的關(guān)系

在流量計(jì)測(cè)量過程中，直管段有時(shí)是一個(gè)對(duì)于測(cè)量精度有著非常重要影響的因素，對(duì)直管段有要求的儀表主要有電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)、阿牛巴和孔板等，對(duì)直管段的要求大部分都是前5后3。 現(xiàn)在大部分電磁流量計(jì)采用非均勻電磁場(chǎng)對(duì)流體流速分布的軸對(duì)稱性要求較低，因此電磁流量計(jì)可以適當(dāng)減少；而渦街流量計(jì)，阿牛巴和孔板對(duì)流體流速分布要求比較嚴(yán)，若無法滿足直管段要求可能導(dǎo)致無法測(cè)量。這里我就渦街流量計(jì)闡述，項(xiàng)目施工的時(shí)候沒按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，結(jié)果直管段要求沒達(dá)到，水聯(lián)動(dòng)試驗(yàn)的時(shí)候測(cè)量就不是誤差了，那簡(jiǎn)直就是不準(zhǔn)，過水200公斤，zui后測(cè)量是1100公斤，后來改完直管段之后就沒問題了，相信應(yīng)該知道直管段的重要性了吧。

　　　對(duì)于測(cè)量精度和誤差影響我們也沒有實(shí)際的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如果測(cè)量參數(shù)用于過程控制，在工藝能夠接受的范圍內(nèi)的誤差都是可以的，如果是用于計(jì)量，如水，天然氣，油等則應(yīng)達(dá)到其標(biāo)稱精度，另外用于計(jì)量的儀表計(jì)量局會(huì)對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)收，不達(dá)標(biāo)的不會(huì)通過。

  　　如果有條件建議直管段留長(zhǎng)一些。

一般孔板的為前10D后5D，也有為前24D后7D的時(shí)候，是前直管段30~50D為好

渦輪流量計(jì)為前15D后5D

渦街流量計(jì)為前15-20D后5D

對(duì)于質(zhì)量流量計(jì)無特殊要求

轉(zhuǎn)子、橢圓齒輪流量計(jì)也無特殊要求

不過一般直管段是有，長(zhǎng)度盡可能的長(zhǎng)。

　　　渦輪流量計(jì)是一種速度式流量?jī)x表,由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、測(cè)量精度高、反應(yīng)速度快、測(cè)量范圍廣、價(jià)格低廉和安裝方便等優(yōu)點(diǎn),而得到廣泛應(yīng)用。對(duì)于貿(mào)易結(jié)算計(jì)量,流量計(jì)的度是至關(guān)重要的。

渦輪流量計(jì)在測(cè)量過程中對(duì)直管段的一般性要求為：流量計(jì)必須水平安裝在管道上（管道傾斜在5以內(nèi)），安裝時(shí)流量計(jì)軸線應(yīng)與管道軸線同心，流向要一致。 流量計(jì)上游管道長(zhǎng)度應(yīng)有不小于2D的等徑直管段，如果安裝場(chǎng)所充許建議上游直管段為20D、下游為5D。

　　　影響渦輪流量計(jì)精度的主要外部因素是流體的流動(dòng)狀態(tài),渦輪流量計(jì)特性曲線要保持良好的線性關(guān)系,流過流量計(jì)的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。對(duì)流量計(jì)的精度和直管段的預(yù)測(cè),為不同精度要求的渦輪流量計(jì)選擇適當(dāng)長(zhǎng)度的直管段提供了理論參考。

影響渦輪流量計(jì)精度的主要外部因素是流體的流動(dòng)狀態(tài),渦輪流量計(jì)特性曲線要保持良好的線性關(guān)系,流過流量計(jì)的流體應(yīng)為充分發(fā)展的流型。

1.旋轉(zhuǎn)系數(shù)與下游直管段長(zhǎng)度之間的關(guān)系旋轉(zhuǎn)流的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度用旋轉(zhuǎn)系數(shù)來表示,旋轉(zhuǎn)系數(shù)定義為角動(dòng)量通量與軸向動(dòng)量通量的比值:

　　渦輪流量計(jì)

　　式中: w———周向速度;

　　u———軸向速度;

　　R———管道半徑;

　　A———流體流過的橫截面積;

　　ρ———密度。

　　對(duì)于圓管內(nèi)的旋轉(zhuǎn)流,在r= 0.95R處的旋轉(zhuǎn)

　　角度zui大,即:

　　采用多項(xiàng)迭代的方法,可編程計(jì)算出在某個(gè)X值時(shí)(X為圓管直徑D的倍數(shù))滿足一定精度的Sw值　

　　常數(shù)b和c與流體性質(zhì)、雷諾數(shù)和流量有關(guān),需要通過實(shí)驗(yàn)確定。對(duì)于不可壓縮流體, b= 0.030～ 0.085, c= 0.10～ 0.50。一般來說,流量越大,旋轉(zhuǎn)流的衰減越大,由式(3)可以看出,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生后的直管段越長(zhǎng),旋轉(zhuǎn)流的強(qiáng)度越弱,對(duì)渦輪流量計(jì)精度的影響越小。

　　2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

　　為了在實(shí)驗(yàn)過程中能得到理想的旋轉(zhuǎn)流體,實(shí)驗(yàn)中采用了模擬多種強(qiáng)度旋轉(zhuǎn)流的發(fā)生器,旋轉(zhuǎn)流發(fā)生器安裝在流量計(jì)上游來流的起始點(diǎn)處。實(shí)驗(yàn)采用稱量法,記錄電子稱上的質(zhì)量脈沖數(shù)

　　N,N乘以質(zhì)量脈沖常數(shù)(0.08333),即得到質(zhì)量值(kg),同時(shí)記錄時(shí)間和渦輪變送器的脈沖數(shù),在每個(gè)流量點(diǎn)重復(fù)做三次,記錄三組數(shù)據(jù),共選擇5個(gè)流量點(diǎn)來覆蓋渦輪流量計(jì)的測(cè)量量程。流量Q= 0.08333N/t,儀表系數(shù)為:

公式1　

　　儀表系數(shù)K與旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw成線性關(guān)系,儀表精度為:

公式2　

　　其中α、d均為待定系數(shù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得多組脈沖數(shù)和流量數(shù)據(jù),可計(jì)算出儀表精度δ值。按δ- X方程及δ和X數(shù)據(jù)進(jìn)行zui小二乘法回歸,可確定α和d的數(shù)值。一般來說,對(duì)不可壓縮流體,α= 1.15～ 2.20, d= 0.016～ 0.11。

　　3.直管段長(zhǎng)度和渦輪流量計(jì)精度的初步預(yù)測(cè)在工程設(shè)計(jì)中,根據(jù)流體性質(zhì)、流量和雷諾數(shù)確定α和d值。這樣,按照式(5)就可以依不同的流量計(jì)精度要求,對(duì)直管段長(zhǎng)度進(jìn)行初步預(yù)測(cè),或確定直管段長(zhǎng)度后,對(duì)流量計(jì)的精度做初步預(yù)測(cè)。當(dāng)δ= 0.2%時(shí),不同流量下所需直管段長(zhǎng)度見表1。

表1　　

　　當(dāng)X= 30時(shí),不同流量下儀表精度見表2

表2

　　對(duì)流量計(jì)的精度和直管段的預(yù)測(cè),為不同精度要求的渦輪流量計(jì)選擇適當(dāng)長(zhǎng)度的直管段提供了理論參考。

　　4.結(jié)語

　　(1)旋轉(zhuǎn)數(shù)Sw與X成指數(shù)關(guān)系,即隨著下游距離X的增加,旋轉(zhuǎn)流強(qiáng)度以指數(shù)方式衰減。指數(shù)系數(shù)c和α值與介質(zhì)的性質(zhì),雷諾數(shù)等參數(shù)有關(guān)。

　　(2)對(duì)于任一旋轉(zhuǎn)流源,隨著下游距離X的增加,在大流量區(qū)旋轉(zhuǎn)流強(qiáng)度衰減速度快,而在小流量區(qū),旋轉(zhuǎn)流強(qiáng)度衰減速度要慢一些,因此,對(duì)小流量的流量計(jì)管道設(shè)計(jì)中需要加長(zhǎng)直管段,以減少旋轉(zhuǎn)流對(duì)流量計(jì)精度的影響。

　　(3)不論旋轉(zhuǎn)流的方向如何,流量計(jì)越靠近旋轉(zhuǎn)流源,流量計(jì)的精度δ越差,流量計(jì)精度可以按式(5)進(jìn)行初步預(yù)測(cè)。