摘要：對V錐流量(liang)計 抗擾動特性(xing)有助于厘清V錐(zhui)流量計的計量(liang)性能。将成套圓(yuán)⛷️片型漩渦、圓片(pian)型剖面擾動發(fā)生器，分别安✔️裝(zhuāng)在♍V錐流量計上(shang)、下遊0D、3D處的直管(guǎn)段上，進行擾動(dòng)對V錐流量計測(cè)量♌性能影響的(de)試驗。通過分析(xī)得出了未安裝(zhuang)與安裝擾動發(fa)生器時流量的(de)相對誤差。結果(guǒ)表明，上、下🏃🏻‍♂️遊0D、3D處(chù)擾動對V錐流量(liàng)計測⭕量性能的(de)影響明顯，在實(shí)際使用中應引(yin)起😍足夠的重視(shì)。
0引言
　　爲了降低(dī)流體擾動對差(chà)壓式流量計測(ce)量性能帶來的(de)影響，節流裝置(zhì)的安裝使用應(yīng)具備相應的管(guan)道條件，上下遊(you)配置的直管段(duàn)長度須滿足相(xiang)關技術要求。對(dui)于目前仍廣泛(fàn)使用的标準孔(kong)闆來說，隻要按(àn)标準[1-2]設計、制造(zao)，前後直管段的(de)配管長度、内徑(jìng)、圓度等滿足規(gui)範要求，安裝使(shi)用前無🔴需實流(liu)标定就可估算(suàn)其測量誤差。在(zài)各類技術交流(liu)及推♻️介資🔞料中(zhōng)，認爲V錐流量♈計(ji)具有流體自整(zheng)流能力，抗流動(dòng)幹擾性能強，直(zhi)管段要求低的(de)特點，提出前1D～3D、後(hou)0D～1D直管段，有些甚(shèn)💚至提出了不需(xū)要配置直管段(duan)就可正常使用(yòng)。對于提出直管(guǎn)段上述要求的(de)合理性與科學(xue)性，由于沒有擾(rǎo)動對V錐流量計(ji)測量性能的影(yǐng)響進🧡行系統的(de)研究，使得配多(duo)長的🛀直管段才(cái)合适沒有🔞足夠(gou)的實🔞驗數據支(zhī)撐，對此業界一(yī)直⭕持有不同的(de)看法，急需通過(guo)實驗來獲得答(da)案。V錐流量計是(shì)一種差壓式流(liú)量儀表，雖然其(qí)結構具有一定(dìng)的自整流能力(lì)，但其不對稱的(de)取壓❄️結構，錐體(ti)與管道的同軸(zhóu)度誤差，管道、錐(zhui)體圓度和🐅焊接(jie)變形的影響及(jí)流場的複雜性(xìng)，不可避免⁉️地會(huì)産生測量🤞附加(jia)誤差，更沒有形(xing)成成套的技術(shù)手冊用于指導(dao)設計、生産、安裝(zhuang)與使用。爲了獲(huo)得第一手資料(liao)，一台口徑DN50，β爲0.6的(de)V錐流量傳感器(qi)，并配置測量範(fàn)圍爲6kPa，精度爲0.2級(jí)，低零漂 差壓變(bian)送器 ，其輸入差(cha)壓與輸出電流(liu)設置爲線性關(guan)系，以提高小🐕流(liú)量時輸出電流(liu)的靈敏度；配置(zhi)0.05級四位半數字(zì)♻️多用表用于指(zhǐ)示差⭐壓變♉送器(qì)輸出電流值；工(gong)作介質水爲牛(niu)頓流體，連續并(bìng)充滿圓管及節(jiē)流件，并采用成(cheng)套擾動器對V錐(zhuī)流量計進行抗(kang)擾動性能的實(shí)流測試。
1試驗結(jié)果
1.1前直管段0D、3D處(chù)擾動試驗
　　在前(qian)直管段0D、3D處分别(bie)安裝圓片型擾(rǎo)動發生器，圓片(piàn)型左漩漩渦擾(rao)動發生器，如圖(tu)1所示，圓片型右(yòu)漩漩渦擾動發(fā)生器，如圖2所示(shì)，圓片型速度剖(pou)面流動擾動發(fa)生器，如圖🌐3所示(shì)，短接環如圖4所(suo)示。

　　圓片型左漩、右(yòu)漩漩渦擾動發(fā)生器可産生類(lèi)似于直角連🌏接(jiē)㊙️的兩個90°彎管所(suǒ)引起的漩渦。圓(yuan)片型速度剖面(miàn)流動擾動發生(shēng)器可産生類似(si)于突出的管道(dào)接頭或尚未全(quán)♊開的閘閥所引(yin)起的漩🛀渦。利用(yòng)現有㊙️的工作條(tiáo)件，在直管段0D處(chu)從DN40直接擴大到(dào)DN50，使流動截面突(tu)然擴大，模拟日(rì)常使用中可能(néng)遇到的管道條(tiáo)件，研究當管道(dào)口徑突變時，引(yin)起的擾流對V錐(zhuī)流量💞計所産生(shēng)♻️的影響。值得說(shuō)👅明的是圓♋片型(xing)左漩漩渦擾動(dòng)發生器、圓片型(xing)🌈右漩漩渦擾動(dòng)發生器、圓片型(xing)速度剖面流動(dòng)擾動發生器是(shì)依據參考文獻(xiàn)[3]附錄B而設計制(zhi)作。前直⭐管段0D、3D設(she)置擾動器的實(shí)驗數據，如🐕表1所(suǒ)示。
1.2後直管段0D、3D擾(rao)動試驗
　　後直管(guǎn)段0D、3D處分别安裝(zhuāng)圓片型左漩漩(xuán)渦擾動發生器(qì)、圓💯片型右🈲漩漩(xuán)渦擾動發生器(qi)、圓片型速度剖(pōu)面流動擾動發(fa)生器，同時進行(háng)了管徑從DN50突變(bian)地縮小到DN40的試(shi)🍓驗。實驗👈數據如(rú)👌表2所示。


2數據處(chu)理
　　由于差壓變(bian)送器的輸出電(diàn)流正比于輸入(ru)差壓，設未🚶‍♀️安裝(zhuāng)擾動💯器輸出電(dian)流爲I0，安裝擾動(dòng)器後輸出電流(liú)爲I，則輸出電流(liu)的相對誤差爲(wei)[(I-I0)/I0]×100％。可得在前直管(guan)段0D、3D處擾動與無(wu)擾動時電流的(de)相對誤差曲線(xian)，如圖5所示。後直(zhí)管段0D、3D處擾動💋與(yu)無擾動🏃🏻時電流(liu)的相對誤差曲(qǔ)線，如圖6所示。
　　一(yi)般管道雷諾數(shu)ReD＜2300爲層流狀态，ReD=2000～4000爲(wèi)過渡狀态，ReD＞4000爲紊(wěn)流狀态，流體雷(lei)❤️諾數的計算公(gong)式如下：

式中：
qv——體(tǐ)積流量，m3/h；
D——管道内(nei)徑，mm；
ν——流體運動黏(nian)度，m2/s
　　 差壓式流量(liang)計 需有适用的(de)雷諾數ReD範圍工(gōng)作于湍流流動(dong)狀态。當管道内(nèi)徑🚶D爲50mm，水的運動(dòng)黏度ν爲1.006×10-6m2/s，雷諾數(shù)ReD取4000時，則體積流(liu)量：
qv=DνReD/354×10-3=0.05×1.006×10-6×4000/354×10-3≈5.7×10-4m3/s≈2.0m3/h
　　由此可知，體(tǐ)積流量在1.0～2.0m3/h範圍(wei)内爲過渡狀态(tài)。
　　由于流量與差(chà)壓的方差成正(zhèng)比，故有流量與(yu)差壓變送🆚器輸(shū)出電流的方差(cha)成正比。則流量(liang)的相對誤差爲(wèi)

　　從式（2）可得，在前(qian)直管段0D、3D處擾動(dong)與無擾動時流(liú)量的🏃🏻‍♂️相對誤差(chà)💃曲線，如圖7所示(shì)，後直管段0D、3D處擾(rǎo)動與無擾動時(shí)流量的相☂️對誤(wu)差曲線，如圖8所(suǒ)示，其中将流量(liang)小于0.5m3/h的電流信(xin)号切除（當流量(liang)值較小，電流I0接(jiē)近4時，δ将很大，沒(mei)有實際意義）。




3試驗中發現(xian)的現象
　　當流量(liàng)增大到8m3/h時，在以(yǐ)電磁流量計作(zuò)爲标準表的水(shuǐ)流量标準裝置(zhi)上進行測試時(shí)，由于流量波動(dong)太🔞大已🔴難以♋讀(dú)數。在用玻璃轉(zhuǎn)子流量計進行(hang)比對測✏️量時，能(neng)直觀地發現浮(fú)子上下大範圍(wei)地沉浮，管道☎️内(nèi)的壓強波動較(jiào)大，流速場變👣化(hua)明顯。
　　另外，由于(yu)V錐流量計輸出(chu)的差壓較低，引(yǐn)壓管液位的微(wēi)小波動或差壓(ya)變送器零漂對(dui)流量有着顯著(zhe)的影響。如在流(liú)量點1m3/h處，實測輸(shū)出電流僅爲4.117mA，由(you)于差變的量💰程(cheng)爲6kPa，對🐪應的差壓(ya)Δp=[（4.117-4）mA/（20-4）mA]×6kPa≈0.044kPa。在流量計靜态(tài)時，若管道内壓(yā)力波動或引壓(yā)管内氣泡等原(yuan)因導緻引壓管(guan)内壓差不平衡(héng)，隻要産生44Pa相當(dang)于4.5mm水柱的液位(wei)差，即可産生高(gao)達1m3/h的虛假流量(liàng)[4]。雖然V錐流量計(jì)的壓損相對較(jiào)小，但産生的差(chà)壓也相對較低(di)，因此，小流量時(shí)的測量誤差應(yīng)引起足夠重視(shì)。
4結語
1）在0D處V錐流(liu)量計具有較好(hao)抗管道口徑突(tu)變的能力。
2）前、後(hou)0D、3D處擾動對V錐流(liu)量計測量性能(néng)的影響不可忽(hū)視。
3）配置高精度(dù)、低零漂差壓變(bian)送器，差壓引壓(yā)管應具有良🔴好(hao)的工作狀态，否(fou)則，小信号有效(xiao)切除的難度較(jiao)大🛀🏻，并将縮減成(cheng)套V錐流量計的(de)範圍度。
4）V錐流量(liàng)計是一個典型(xing)的懸臂梁結構(gòu)，即使是穩定流(liu)在🚶支撐杆上流(liu)過，發生“卡門”渦(wō)街是不可避免(mian)的，同時受上遊(you)來流沖擊也會(huì)産生時變加速(su)度将誘發流體(tǐ)✉️振蕩，當與懸臂(bì)💜梁結構産生共(gong)🈚振時将對測量(liàng)結果産⛷️生較大(dà)影響。
由于阻流(liu)件類型的複雜(zá)多樣，以及V錐流(liú)量計的結🈲構、制(zhì)造及安裝等原(yuán)因，對擾動産生(sheng)測量誤差的研(yán)究将是長期和(he)艱巨的。通⚽過擾(rao)動對V錐流量計(ji)測量性能影✏️響(xiang)，抛磚引玉，将有(you)效助推V錐流量(liàng)計的進步與流(liú)量的發展。

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