0引言
爲了解決(jue)蒸汽流量量值溯(sù)源的問題,用于
蒸(zheng)汽流量計
标定的(de)實驗裝置按照标(biāo)定使用的介質可(kě)分爲三類。一🔞類是(shi)以蒸汽爲介質的(de)蒸汽實流标準裝(zhuāng)置,這種裝置的檢(jian)測🙇♀️條件與表計使(shi)用的工況條件最(zui)爲相近,但🏃🏻♂️由于該(gāi)裝置設計要求高(gao)、檢測成本高等特(tè)點,目前使用很少(shao)。第二類是以水爲(wèi)介質的
液體流量(liang)計
量标準裝置,此(cǐ)類裝置精度高,但(dàn)是與蒸汽的實際(ji)工況條件相差較(jiào)大。第三類是以空(kōng)氣爲介質的氣體(tǐ)流量标準裝置。
目(mu)前國内外普遍采(cǎi)用後兩類裝置替(tì)代蒸汽實流裝置(zhì)對蒸汽😍流量儀表(biǎo)進行标定,但這兩(liang)種方法無法模拟(ni)蒸汽流量計實際(jì)的工況條件。利用(yòng)計量标準裝置對(duì)
渦街流量計
開展(zhan)了水、空氣、蒸汽3種(zhong)不同介質的比對(duì)測試實驗🔴,并從渦(wō)街流量計漩渦産(chǎn)生機理出發,利用(yong)流體力學及卡門(men)渦街原理☀️,結合蒸(zhēng)汽獨特的熱力學(xue)性質,對渦街流量(liang)計在3種不同介質(zhi)☎️下儀表系數存在(zai)規💋律性偏差實驗(yàn)結論進行了解釋(shì),得出各種流體介(jie)♋質與渦街流🔞量計(jì)儀表系數的關系(xì)。
1渦街流量計的原(yuan)理
渦街流量(liang)計是根據“卡門渦(wo)街”原理研制成的(de)流體振蕩式🥵流量(liang)測量儀表。在測量(liàng)管道流動的流體(ti)中插入一根其軸(zhóu)⛱️線與🌈流向垂直的(de)非流線型柱形體(tǐ),稱之爲旋渦發生(sheng)體。當🐕雷諾數😄達到(dào)一定值時,從旋渦(wo)發生體兩側交替(ti)☎️地分離出兩串規(gui)則🌏地交錯排🔴列的(de)旋渦。在滿足雷諾(nuo)數要求時,旋渦分(fen)離産生的頻率僅(jin)僅隻與旋渦發生(shēng)體及☂️所在的測量(liàng)管道的幾何尺寸(cun)有關。旋渦的分離(li)産生的💞頻率于流(liú)量的🌈大小成正比(bǐ)。渦街流量計的原(yuan)理如圖1所示。
經過(guò)推導,流體的體積(ji)流量Q與漩渦頻率(lǜ)f符合下面公式:
Q=f/K
式(shi)中:K爲
流量計
的流(liú)量系數。在一定雷(lei)諾數範圍内儀表(biǎo)系數K爲常數,流量(liàng)Q與漩渦頻率f成線(xian)性關系。因此,隻要(yao)檢測出頻率f值,就(jiu)能通過相應的公(gōng)式求得體積流量(liàng)Q的值。
2實驗裝置簡(jian)介
本次試驗我們(men)共采用的三套裝(zhuang)置,分别爲國家蒸(zheng)💃汽流量站蒸汽實(shí)流标定裝置和我(wǒ)所的負壓法音🙇🏻速(sù)噴嘴氣體流🐅量計(ji)量标準裝置和質(zhi)量法水流量計量(liàng)标準裝置。其中冷(lěng)凝稱重法蒸汽流(liu)量标準裝置,以過(guo)熱🐕及飽和蒸汽作(zuo)爲檢定介質,将通(tōng)過蒸汽流量儀表(biao)的蒸汽進行冷凝(ning)稱重的原🐅理,對蒸(zheng)汽流量儀表進行(hang)實流标定。擴展不(bu)确定度爲0.1%(k=2),檢定流(liu)量範圍爲(2.5~10000)kg/h。音速噴(pen)嘴氣體流量标準(zhǔn)裝置是以空氣爲(wei)介質的流量檢測(ce)裝😘置,設計依據JJG620-1994《臨(lin)界流流量計》、《臨界(jiè)流文丘裏噴嘴氣(qì)體流量裝置的測(ce)量》、JJG619-2005《标準表法流量(liang)标準裝置》等。擴展(zhan)不确定度爲0.25%(k=2),檢定(dìng)流量範圍爲(2.5~6500)m3/h。靜态(tai)質量法水流量标(biao)準裝置,擴展不确(què)定度爲♻️0.1%(k=2),檢定流量(liang)範圍爲(0.28~1200)m3/h。
3實驗方案(àn)
将一台準确度等(děng)級符合1.0級脈沖輸(shu)出、儀表線性和重(zhòng)複性較好的50mm口徑(jing)渦街流量計樣機(jī),分别在蒸汽、水、空(kōng)氣三種流量标準(zhun)裝置上進行标定(ding)實驗。前後直管段(duàn)符合檢定規程要(yào)求,前直管段大于(yu)10倍公稱通徑(10DN)、後直(zhi)管段大于5倍公稱(chēng)通徑(5DN),依次從最小(xiao)流量qmin、分界流量qt、最(zuì)大流量qmax的25%、40%、70%和100%,共計(jì)6個流量點,每個流(liu)量點重複檢定3次(ci),每次檢定60s。分别計(jì)算其儀表系數、線(xiàn)性誤差、重複性誤(wu)差數據,比較在不(bu)同介質的檢定裝(zhuang)置下測量數據差(cha)異和聯系。
4實驗數(shù)據
按照渦街流量(liàng)計的檢定規程對(dui)該試驗樣機各流(liú)量點進😍行🏃調🛀節、檢(jian)定,在3套不同介質(zhi)的檢定裝置下的(de)實驗的儀表系數(shu)、線性度、重複性如(rú)下表1所示,流✍️量曲(qu)線關系如圖2所示(shì)。
表1不同介質的檢(jiǎn)定裝置下的實驗(yan)的儀表系數、線性(xing)度、重複性
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質量法(fǎ)液體流量
标準裝(zhuāng)置
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負壓法音速噴(pen)嘴氣體
流量标準(zhǔn)裝置
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冷凝稱重法(fǎ)蒸汽
流量标準裝(zhuang)置
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儀表系數
(1/m3)
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線性(xing)誤差(%)
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重複性誤差(chà)
(%)
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儀表系數
(1/m3)
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線性誤(wù)差(%)
|
重複性誤差(%)
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儀(yi)表系數
(1/m3)
|
線性誤差(chà)
(%)
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重複性誤差(%)
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9266.5
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0.57
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0.18
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9343.5
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0.61
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0.29
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9178
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0.78
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0.23
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實驗(yàn)數據圖可以看出(chu),發現儀表系數偏(piān)差的正負方向上(shàng)基🈚本🏃🏻♂️相同。渦街流(liú)量計在空氣、水、蒸(zhēng)汽三種不同介質(zhì)☔的儀表系數存有(you)差異且差異還是(shì)比較明顯的,在其(qí)流♌量範圍内儀表(biao)系數依次減小。綜(zōng)合實驗數據來看(kàn),空氣㊙️測定的儀🈚表(biǎo)系數值比水爲介(jie)質測量儀表系數(shu)值偏大在(0.5~1.4)%之間的(de)數值,比蒸汽條🏃♂️件(jian)下測量的儀表系(xì)數偏大(1.6~2.0)%之間的數(shu)值。
5實驗結(jié)論
通過标定實驗(yan),發現渦街流量計(ji)在蒸汽、水、空氣3種(zhǒng)☂️不同介⁉️質下🔞,其主(zhu)要計量性能如儀(yi)表系數、線性誤差(chà)和重複性誤差會(huì)有所差别,具體表(biao)現爲:(1)在小流量qmin時(shí),以蒸汽爲标定介(jie)質,此時的儀表系(xi)數最小,此♍時由于(yu)受蒸汽的溫❓度的(de)影響,造成儀表系(xì)數偏小。(2)随流量的(de)逐漸增大,以空氣(qi)爲标定介質的儀(yí)表系🐇數變化逐漸(jiàn)增大且變化率最(zui)快,蒸汽介質的儀(yí)表系數變化次之(zhī),以🈲水爲介🥰質的儀(yí)表系數變化最小(xiao)。
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